[发明专利]一种磁轴承转子轴向位移测量方法

说明书

本发明涉及一种磁轴承转子轴向位移测量方法。采用本发明提供的方法，可以通过将差动感应探测装置固定在轴向磁轴承电磁铁与转子之间的空隙部位，实现在轴向磁悬浮轴承上比较紧凑的集成磁轴承转子轴向位移传感器的探测装置，从而减小磁轴承系统轴向空间的占用。本发明提供的方法通过检测感生电动势的变化进行位移测量，而不是检测电感、电涡流等，因此具有抗环境干扰能力强的优点；通过电路上的差动设计方式，减小温升、湿度等共模因素的影响，使得本发明提供的方法具有很强的环境稳定性，因此可以在相对小的空间内实现差动感应探测装置的布置的同时确保对转子轴向位移测量的精确度。此外，还可降低磁轴承转子轴向位移传感器检测面的加工工艺要求。

技术领域

本发明属于旋转机械设备轴向位移测量技术领域，具体涉及一种磁轴承转子轴向位移测量方法。

背景技术

磁悬浮轴承（简称“磁轴承”）利用磁场力的作用，使转子能够悬浮起来作高速旋转。由于不存在机械接触，磁轴承转子可以达到很高的运转速度，具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，特别适用高速、真空、超净等特殊环境。磁轴承可广泛用于机械加工、涡轮机械、航空航天、真空技术、转子动力学特性辨识与测试等领域，被公认为极有前途的新型轴承。而磁轴承转子的轴向位移检测是确定磁悬浮电机转子悬浮位置，决定磁轴承控制力方向的关键所在。

磁轴承转子的轴向位移测量，通常采用布置在轴端或者特定轴段上的轴向位移传感器来实现，这些传感器的结构布置往往都会需要占用到额外的轴向结构空间，并且常用的几类位移传感器都会对环境比较敏感，例如电涡流传感器受温度和电磁场干扰大、电感传感器受磁场干扰大、光电传感器受粉尘油污等干扰大，这些干扰因素不仅会在很大程度上限制传感器的使用范围，而且会在实际使用时增加隔磁、屏蔽等措施进来减小环境对测量稳定性的影响，从而会进一步增加传感器结构占用空间。

因此，有必要开发一种对环境变化不敏感的磁轴承转子轴向位移测量方法，以增强磁轴承实际使用过程中的环境稳定性。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种磁轴承转子轴向位移测量方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种磁轴承转子轴向位移测量方法，所述方法包括如下步骤：

S1、在转子导磁段外部安装差动感应探测装置；

S2、在所述差动感应探测装置的激励线圈中通入正弦交流电；

S3、引出差动电压信号，转换成转子轴向相对位移。

进一步，所述差动感应探测装置包括线圈骨架、第一差动感应线圈、励磁线圈、第二差动感应线圈；

所述第一差动感应线圈、励磁线圈、第二差动感应线圈从上至下依次绕制在所述线圈骨架上。

进一步，所述线圈骨架由非导磁材料制成。

进一步，所述第一差动感应线圈、励磁线圈、第二差动感应线圈与磁轴承电磁铁、转子之间均保持非接触状态。

进一步，所述线圈骨架固定安装在所述磁轴承电磁铁上，所述线圈骨架与所述转子之间无接触；

所述差动感应探测装置固定在所述轴向磁轴承电磁铁与所述转子之间的空隙部位。

进一步，所述第一差动感应线圈位于转子导磁体台阶面之上，所述第二差动感应线圈位于所述转子导磁体台阶面之下。

进一步，所述第一差动感应线圈和所述第二差动感应线圈按照同样的匝数绕制在所述线圈骨架上。

进一步，所述差动感应探测装置的激励线圈中通入正弦交流电时，所述第一差动感应线圈中产生的感生电动势大小与所述第二差动感应线圈中产生的感生电动势大小不同。

进一步，所述差动感应探测装置通过集成了螺旋刻线的PCB板来实现。