[发明专利]磁悬浮触针位移传感器

权利要求书

1.磁悬浮触针位移传感器，其特征在于，包括触针轴悬浮模块、触针轴导向模块以及分别设于触针轴悬浮模块的下方和上方的测量探头模块和位移测量模块，其中：

所述触针轴悬浮模块包括触针轴(17)、环形磁铁(15)和线圈保持架(6)，该环形磁铁(15)安装在所述触针轴(17)上，并与触针轴(17)过盈配合，该线圈保持架(6)套装在所述触针轴(17)的外部，并且其内表面与所述环形磁铁(15)相对，外表面的上、下端分别缠绕有上悬浮线圈(5)和下悬浮线圈(7)，该上悬浮线圈(5)和下悬浮线圈(7)彼此平行且共轴，当上悬浮线圈(5)和下悬浮线圈(7)通方向相反、大小相同的电流时构成麦克斯韦线圈，以产生恒定的电磁场，所述环形磁铁(15)在电磁场的作用下产生磁力使触针轴(17)悬浮；

所述触针轴导向模块包括上导向模块和下导向模块，该上导向模块套装在所述触针轴(17)的外部并与线圈保持架(6)的上端相连，其包括上磁悬浮轴承(3)，该上磁悬浮轴承(3)的内表面上设置有四个面向触针轴(17)的上磁极柱，四个上磁极柱上均缠绕有上载流线圈(4)，其中相邻的两个上磁极柱的上方分别设置有面向触针轴(17)的上间隙传感器(2)；该下导向模块套装在所述触针轴(17)的外部并与线圈保持架(6)的下端相连，其包括下磁悬浮轴承(8)，该下磁悬浮轴承(8)的内表面上设置有四个面向触针轴(17)的下磁极柱，四个下磁极柱上均缠绕有下载流线圈(9)，并且与四个上磁极柱上下对称布置，与上方设置有上间隙传感器的两个上磁极柱对应的两个下磁极柱的下方设置有下间隙传感器(10)。

2.如权利要求1所述的磁悬浮触针位移传感器，其特征在于，四个上磁极柱沿触针轴(17)外表面圆周间隔90°布置，即四个上磁极柱布置在触针轴(17)的前后左右方向，位于触针轴(17)前后方向的两个上磁极柱为一对，另两个上磁极柱为一对，其中一对上磁极柱形成N-N磁路，另一对上磁极柱形成S-S磁路。

3.如权利要求2所述的磁悬浮触针位移传感器，其特征在于，一对上磁极柱上方的上间隙传感器用于检测触针轴的偏摆量，并将偏摆量转换为电流信号以反馈至一对上磁极柱上的载流线圈的电流输入端，从而改变一对上磁极柱上的载流线圈中电流大小，进而调节电磁场大小，使得触针轴处于中心位置。

4.如权利要求1-3任一项所述的磁悬浮触针位移传感器，其特征在于，所述触针轴(17)上还套装有上方形轴套(16)和下方形轴套(14)，上方形轴套(16)和下方形轴套(14)均为导磁性材料。

5.如权利要求4所述的磁悬浮触针位移传感器，其特征在于，所述测量探头模块包括触针夹持头(12)和触针(13)，该触针夹持头(12)的上端与触针轴(17)刚性连接，下端安装有所述触针(13)。

6.如权利要求5所述的磁悬浮触针位移传感器，其特征在于，所述位移测量模块包括反射镜(18)和光学计量模块(19)，该反射镜(18)固定在触针轴(17)的上端，该光学计量模块(19)设于反射镜(18)的上方用于计量触针的位置信息。

7.如权利要求1-6所述的磁悬浮触针位移传感器，其特征在于，所述上悬浮线圈和下悬浮线圈的直径相同，并且两者之间的安装距离与下悬浮线圈半径的比值为1.76。