[发明专利]一种集成电感传感器的磁悬浮轴承

说明书

本发明公开了一种集成电感传感器的磁悬浮轴承，以解决现有磁悬浮支撑系中由于径向磁悬浮轴承与传感器系统彼此独立造成传感器系统检测出的转子轴的径向位移与转子轴在径向磁悬浮轴承处的实际位移之间存在一定误差的技术问题。包括：第一磁极系统，包含环形导磁定子和环向间隔分布在所述环形导磁定子径向内环面上的多个第一磁极，转子轴由所述多个第一磁极进行径向磁悬浮支撑；以及第一电感传感器组，具有围绕所述转子轴的周边间隔分布的至少两个变气隙式自感电感传感器，所述至少两个变气隙式自感电感传感器分别安装在不同的第一磁极芯体的径向内端面上并用于检测与所述转子轴之间由所述转子轴径向方位改变所导致的气隙的改变。

技术领域

本发明涉及磁悬浮轴承。

背景技术

目前，一套磁悬浮电机主要由壳体、安装在壳体中的电机定子、安装在电机定子中的转子轴以及分别安装在转子轴两端的两组磁悬浮支撑系组成。每组磁悬浮支撑系主要包括彼此独立的径向磁悬浮轴承、轴向磁悬浮轴承和传感器系统三个部分，其中，径向磁悬浮轴承用于对转子轴的一端进行径向磁悬浮支撑，而分别位于转子轴两端的两个轴向磁悬浮轴承则分别用于对转子轴上的对应推力盘施加磁吸力从而对整个转子轴进行轴向磁悬浮支撑，传感器系统则用于检测转子轴的径向方位和轴向前后位置，并将检测结果提供给控制系统从而对两组磁悬浮支撑系的磁力进行控制。也有的磁悬浮电机将分别位于转子轴两端的两个轴向磁悬浮轴承靠在一起，即分别位于同一推力盘前后两端。

上述磁悬浮支撑系存在的问题在于：1)由于径向磁悬浮轴承与传感器系统彼此独立，因此，径向磁悬浮轴承与传感器系统之间需沿转子轴轴向间隔一定距离，这就导致径向磁悬浮轴承对转子轴的支撑位置与传感器系统对转子轴的径向方位的检测位置沿转子轴轴向间隔一定距离，造成传感器系统检测出的转子轴的径向位移与转子轴在径向磁悬浮轴承处的实际位移之间存在一定误差，降低了对径向磁悬浮轴承的控制精度，并且，由于径向磁悬浮轴承与传感器系统之间需沿转子轴轴向间隔一定距离，这样也会导致整个磁悬浮电机的轴向长度增加。2)由于径向磁悬浮轴承与轴向磁悬浮轴承彼此独立，导致整个磁悬浮电机的轴向长度较长；若将分别位于转子轴两端的两个轴向磁悬浮轴承靠在一起，还会导致转子轴的质量分布不均，影响转子轴的高速运行。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种集成电感传感器的磁悬浮轴承，以解决现有磁悬浮支撑系中由于径向磁悬浮轴承与传感器系统彼此独立造成传感器系统检测出的转子轴的径向位移与转子轴在径向磁悬浮轴承处的实际位移之间存在一定误差的技术问题。

本发明的目的之二是提供一种径向轴向一体式磁悬浮轴承，以解决现有磁悬浮支撑系中由于径向磁悬浮轴承与轴向磁悬浮轴承彼此独立导致整个磁悬浮电机的轴向长度较长的技术问题。

第一个方面，一种集成电感传感器的磁悬浮轴承，包括：第一磁极系统，包含环形导磁定子和环向间隔分布在所述环形导磁定子径向内环面上的多个第一磁极，所述多个第一磁极中各个第一磁极分别具有与所述环形导磁定子径向内环面相连的第一磁极芯体和绕装在对应第一磁极芯体上的励磁线圈，各个第一磁极芯体的径向内端面所共同构成的内孔中用于安装转子轴，所述转子轴由所述多个第一磁极进行径向磁悬浮支撑；以及第一电感传感器组，用于检测所述转子轴径向方位并将检测结果提供给控制系统从而通过该控制系统控制所述多个第一磁极中各个第一磁极的磁力大小，所述第一电感传感器组具有围绕所述转子轴的周边间隔分布的至少两个变气隙式自感电感传感器，所述至少两个变气隙式自感电感传感器分别安装在不同的第一磁极芯体的径向内端面上并用于检测与所述转子轴之间由所述转子轴径向方位改变所导致的气隙的改变。

进一步的，所述第一电感传感器组具有四个变气隙式自感电感传感器，这四个变气隙式自感电感传感器中，两个变气隙式自感电感传感器分别安装在位于径向水平方向上的一对第一磁极芯体的径向内端面上从而构成一个转子轴径向水平方向位移检测用差动式自感电感传感器，另两个变气隙式自感电感传感器分别安装在位于径向竖直方向上的一对第一磁极芯体的径向内端面上从而构成一个转子轴径向竖直方向位移检测用差动式自感电感传感器。