[实用新型]一种基于电涡流型传感器的磁力轴承控制系统

说明书

本实用新型公开了一种基于电涡流型传感器的磁力轴承控制系统，它的组成包括：电涡流型传感器(1)，电磁铁(2)，转子(3)，功率放大器(4)，控制器(5)。电涡流型传感器(1)检测到转子(3)相对于参考位置的偏移，由控制器(5)发出一个控制信号，通过功率放大器(4)转变为控制电流，控制电流在电磁铁(2)中形成相应的电磁场，使得转子(3)始终保持在设定位置上；电涡流型传感器(1)是高频反射式电涡流型传感器。高频反射式电涡流型传感器由前置器和探头组成，检测线圈安置在探头中，与电容并联，形成LC并联谐振电路。本实用新型的技术效果：检测线圈和前置器互换使用，差动式的线圈结构用于减少线圈的温度漂移、抑制共模噪声等。

技术领域

本实用新型涉及磁悬浮轴承控制系统领域，特别是将电涡流型传感器应用于磁悬浮轴承控制系统。

背景技术

磁悬浮轴承是利用电磁力将转子悬浮于空间，使电机定子和转子之间实现无接触支承的一种新型高性能轴承，具有允许转速高、摩擦功耗小、无需润滑和寿命长等优点，是高速电机轴承的理想选择。与传统机械轴承提供的支承力不同，磁悬浮轴承提供的支承力是通过线圈中的时变电流产生不接触的可控电磁力，磁悬浮轴承在工作过程中可以通过控制系统实时调整电磁力的大小，从而为支承元件提供实时变化的支承力。同时，磁悬浮轴承是机电一体化产品，需要依靠控制环节才能改变电磁力实现其支承作用，这个特点使得磁悬浮轴承的支承特性同时具有主动特性和被动特性，只有对磁悬浮轴承的支承特性有全面了解，才能提供维持转子处于平衡位置的变化电磁力，使磁悬浮轴承支承特性符合转子动态特性要求，实现平稳支承转子的目标。

中低速磁浮列车在运行时，车体与轨道之间没有任何机械接触，并且在室外环境当中，环境比较恶劣，温度波动范围大，因此悬浮间隙传感器必须是非接触的，能够适应多种复杂环境。与其他非接触测量方式相比，电涡流传感器是通过检测线圈与被测导体之间的电涡流效应来进行非接触测量间隙的，不受复杂外界环境的影响，比较适合几毫米到几十毫米的测量范围。因此，磁浮列车间隙检测一般采用电涡流型传感器。

实用新型内容

针对上述内容，本实用新型将新型间隙传感器应用于磁悬浮轴承控制系统，具体技术方案如下：

一种基于电涡流型传感器的磁力轴承控制系统，它的组成包括：电涡流型传感器(1)，电磁铁(2)，转子(3)，功率放大器(4)，控制器(5)。电涡流型传感器(1)检测到转子(3)相对于参考位置的偏移，由控制器(5)发出一个控制信号，通过功率放大器(4)转变为控制电流，控制电流在电磁铁(2)中形成相应的电磁场，使得转子(3)始终保持在设定位置上；电涡流型传感器(1)是高频反射式电涡流型传感器。

所述的高频反射式电涡流型传感器由前置器和探头组成，检测线圈安置在探头中，与电容并联，形成LC并联谐振电路。

所述的前置器的组成：同步解调模块，A/D转换模块和数据处理模块。

所述的检测线圈采用面积较大的矩形线圈，匝数为3匝。

本实用新型的技术效果：传感器的互换性是指传感器的组件、部件或传感器整体互相替换而保持其性能不变的能力，对于电涡流型传感器而言，就是指检测线圈和前置器可以相互互换使用，电涡流型传感器已经实现探头与前置器的互换性。根据线圈厚度对电涡流传感器性能的影响，得出线圈越薄线性范围越大，在近距离处传感器灵敏度和线性度最高；根据线圈形状及几何参数对电涡流传感器性能的影响，得出电涡流传感器圆柱线圈的截面面积和线圈匝数对传感器性能有直接影响；根据平面电涡流线圈的结构参数设计，提出增加外径，减小内径的方法，可以有效地提高平面电涡流线圈的灵敏度。除调整静态特性外，检测线圈结构设计还用来解决其它问题：如差动式的线圈结构用于减少线圈的温度漂移，抑制线圈引入的共模噪声等。

附图说明

图1为主动式磁悬浮轴承控制系统示意图。

图2为高频反射式电涡流传感器原理。

图3为电涡流传感器基本组成图。