[发明专利]一种磁悬浮主轴基于转子位移的转速监测系统

说明书

本发明公开了一种磁悬浮主轴基于转子位移的转速监测系统，属于磁悬浮测速技术领域，包括磁悬浮主轴和磁悬浮控制板，所述磁悬浮主轴包括：转子、电机驱动和位移传感器；位移传感器用于采集转子位移信号；电机驱动用于在转子悬浮后，驱动转子旋转；磁悬浮控制板包括：悬浮控制模块、电流驱动模块和转速估计模块；悬浮控制模块，用于在转子悬浮前根据转子位移信号产生电流控制信号；电流驱动模块，用于接收电流控制信号后控制转子悬浮；转速估计模块，用于对转子旋转时的转子位移信号进行滤波，得到估计信号和正交信号，利用估计信号和正交信号估计转子转速。本发明无需外加转速传感器，就可完成对旋转速度的在线监测。

技术领域

本发明属于磁悬浮测速技术领域，更具体地，涉及一种磁悬浮主轴基于转子位移的转速监测系统。

背景技术

磁悬浮轴承是利用可控电磁力作用将转子或轴稳定悬浮于空间的一种新型高性能轴承，与传统轴承相比，磁悬浮轴承相对运动表面之间没有接触，转子能够运行到很高的转速，同时具有无摩擦、无需润滑、功耗低、清洁无污染等优点，因此广泛的应用于机械工业领域，如各类机床、涡轮分子泵、高速离心机、涡轮发电机等各种高速旋转机械。

磁悬浮轴承系统的运行主要包含稳定的悬浮和旋转。当磁悬浮主轴在旋转时，由于磁悬浮主轴的不平衡力引起转子径向位移的包含转速频率正弦波的不平衡振动，为保证磁悬浮轴承系统的稳定运行，主控板及机床需要监测转速信号。由于磁悬浮轴承与电机分离，传统方案需要额外的转速传感器和主控板的接口资源去接收转速信号，不利于磁悬浮主轴系统的设计及成本控制，同时现有的磁悬浮主轴中，大部分没有构建转速传感器到主控板的转速信号闭环，主控板的转速监测成为困难。目前现有的技术都是基于转速传感器对转速进行测量，没有适用于无速度传感器的磁悬浮主轴转速测量方案。

现有实用新型专利如一种用于磁悬浮电机的速度检测系统，授权公开号为CN209283040U，需要利用速度传感器进行磁悬浮电机的转速测量，同时还需要设计滤波处理电路以及增加屏蔽电缆来减小测量过程中传感器受到的影响。

由此可见，现有技术存在磁悬浮主轴系统设计复杂、成本高、不能在无速度传感器下进行测量的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种磁悬浮主轴基于转子位移的转速监测系统，由此解决现有技术存在磁悬浮主轴系统设计复杂、成本高、不能在无速度传感器下进行测量的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种磁悬浮主轴基于转子位移的转速监测系统，包括：磁悬浮主轴和磁悬浮控制板，

所述磁悬浮主轴包括：转子、电机驱动和位移传感器；

所述位移传感器，用于采集转子位移信号；

所述电机驱动，用于在转子悬浮后，驱动转子旋转；

所述磁悬浮控制板包括：悬浮控制模块、电流驱动模块和转速估计模块；

所述悬浮控制模块，用于在转子悬浮前根据转子位移信号产生电流控制信号；

所述电流驱动模块，用于接收电流控制信号后控制转子悬浮；

所述转速估计模块，用于对转子旋转时的转子位移信号进行滤波，得到估计信号和正交信号，利用估计信号和正交信号估计转子转速。

进一步地，磁悬浮主轴还包括：驱动线圈，

所述驱动线圈，用于在电流驱动模块接收电流控制信号后，产生电流和磁力，控制转子悬浮。

进一步地，磁悬浮控制板还包括：位移采样模块，

所述位移采样模块，用于在转子悬浮前，将位移传感器采集的转子位移信号传输至悬浮控制模块，在转子旋转时，将位移传感器采集的转子位移信号传输至转速估计模块。