[发明专利]磁悬浮高速电机用径向磁轴承电涡流传感器一体化结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种非接触电涡流传感器，特别是一种用于磁悬浮高速电机中与磁轴承一体化的电涡流传感器，可作为鼓风机、压缩机和真空泵等对系统的体积、重量和精度等方面有严格要求的非接触位移传感器。

背景技术

磁轴承具有无机械摩擦和磨损、不需要润滑和维护、允许转子高速旋转、寿命长、可靠性高等优点，因此在空气压缩机、分子泵、风力发电机、水轮发电机、储能飞轮等许多领域得到了应用，并且应用领域仍在不断的扩大。磁轴承的使用通常需要传感器的配合来达到稳定悬浮的目的，在磁悬浮高速电机中需要探测五个自由度的位移信号，现有结构使用电涡流传感器，每个自由度需要一个非接触位移传感器，为提高传感器的精度，通常采取差动结构，这时每个磁悬浮系统就需要多个电涡流传感器，这种采取传感器与磁轴承分离设计的模式，会极大地增加电机转子的长度，在高速转动状态下，很容易引起转子的弯曲振动，不利于磁悬浮电机的稳定运行，降低了磁悬浮电动机的最大工作频率；此外，现有的电涡流传感器大多将前置放大器电路及传感器探头一起集成在电机内部，而组成放大电路的运放、电阻、电容和二极管等电子元器件的性能极易受到温度的影响，且在一定振动或潮湿的环境中非常容易烧毁，这种放大电路的脆弱性使得电机难以工作在强振动、潮湿等恶劣环境下。因此，现有的电涡流传感器结构不紧凑，环境适应性差，从而极大地限制了磁悬浮电机，磁悬浮压缩机等磁悬浮转动机构的使用环境及工作频率。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种磁悬浮高速电机用径向磁轴承电涡流传感器一体化结构，显著减小了电涡流传感器和及其系统的转子长度、极大提高了传感器的环境适应能力，进而扩大了磁悬浮电机的使用场合，提高了磁悬浮电机性能。

本发明的技术解决方案是：磁悬浮高速电机用径向磁轴承电涡流传感器一体化结构，由探测径向位移信号的四路径向位移传感器探头、控制转子悬浮的永磁偏置混合磁轴承及外置的传感器信号处理电路组成，传感器探头集成在永磁偏置混合磁轴承中，传感器探头前置放大器电路集成在一起放置在磁悬浮电机的控制箱内，与传感器探头分离。其中永磁偏置混合磁轴承由磁极（A1～A8）、励磁线圈体（D1～D8）和分立式永磁体组成；永磁偏置混合磁轴承的磁极为双层结构，在同一圆周上相隔90°的4个定子铁心组成4个定子磁极（A1～A4），分别沿X、Y轴正负四个方向放置，同样形式放置4个定子铁心组成另外4个定子磁极（A5～A8），共两组定子铁心构成磁轴承的左右放置双层8定子磁极结构。在XY平面内的圆周上磁极A1～A4间隔90°放置，其中磁极A1放置在X轴正方向，磁极A2放置在Y轴负方向，磁极A3放置在X轴负方向，磁极A4放置在Y轴正方向；对于磁极A5～A8在平行于XY平面的圆周上同样间隔90°放置，其中磁极A5放置在X轴正方向，磁极A6放置在Y轴负方向，磁极A7放置在X轴负方向，磁极A8放置在Y轴正方向。磁极A1与磁极A5、磁极A2与磁极A6、磁极A3与磁极A7、磁极A4与磁极A8分别平行放置，磁极A1与磁极A5控制X+方向悬浮，磁极A2与磁极A6控制Y-方向悬浮，磁极A3与磁极A7控制X-方向悬浮，磁极A4与磁极A8控制Y+方向悬浮，每个定子磁极绕制有激磁线圈（D1～D8）。

磁轴承左右两组定子铁心之间是由分立式永磁体与传感器座组成的圆环，磁悬浮高速电机用径向一体化磁轴承电涡流传感器所采用的分立式永磁体共4块，沿X、Y轴正负4个方向放置在圆环上，分立式永磁体之间用铝制传感器座隔开，传感器座上安装探头（T1～T4）。