[发明专利]一种扭振检测方法及其应用的传感器

摘要

本发明公开了一种扭振检测方法及其应用的传感器。永磁式旋转加速度传感器必须与待测转轴同轴同心安装。本发明一种扭振检测方法采用的传感器，包括桥臂和检测单元。检测单元包括输出绕组、滚轮、永磁磁钢和定子铁芯。步骤一、若待测转轴直径在传感器的检测范围内，则将传感器放置到待测转轴上并吸合。若待测转轴直径在传感器的检测范围外，则根据待测转轴露出部分的宽度，选择制造杯形扩径盘或柱形扩径盘。步骤二、根据输出绕组上输出的电压值，判断是否存在扭振及扭振情况。本发明通过在直径过小的转轴上固定扩径盘的方式，能够检测直径小于传感器检测下限的转轴的旋转加速度。

主权项

1.一种扭振检测方法，其特征在于：采用的传感器，包括桥臂和检测单元；所述的检测单元包括输出绕组、滚轮、永磁磁钢和定子铁芯；所述定子铁芯内侧面的两端均支承有两个滚轮；支承在定子铁芯内侧面同一端的两个滚轮轴线重合；定子铁芯的正中位置开设有磁钢槽；磁钢槽内嵌有永磁磁钢；定子铁芯上缠绕有输出绕组；所述的检测单元共有n个，n≥2；n个检测单元依次排列；任意两个相邻的检测单元内定子铁芯均通过桥臂连接；桥臂与定子铁芯的连接方式为铰接；相邻两个检测单元内永磁磁钢相对端的极性相同；n个检测单元内输出绕组的绕向一致，且串联设置；该扭振检测方法具体如下：步骤一、测量待测转轴露出部分的直径D₂及宽度s；如果待测转轴的材质为金属，D₂≥D₁，且s>a，其中，a为检测单元沿定子铁芯中心轴线方向的宽度，D₁为传感器可测最小直径，即任意两个相邻的定子铁芯均互相接触状态下，所对应的转轴轴径；则将n个定子铁芯的内侧面朝向并靠近待测转轴，n个检测单元上的滚轮均与待测转轴外圆周接触；如果D₂<D₁或待测转轴的材质为非金属，则选择制造柱形扩径盘或杯形扩径盘；若s≥(b+c)×a，其中，b≥1.1，c≥0.5，a为检测单元沿定子铁芯中心轴线方向的宽度，则制造柱形扩径盘；柱形扩径盘呈阶梯轴状；柱形扩径盘端面上开设有孔径为D₂的中心通孔；柱形扩径盘上直径较大轴段的直径为D₃，长度为b×a，D₃≥D₁；柱形扩径盘上直径较小的轴段的长度为c×a；柱形扩径盘由两个第一拼接块拼接而成；两个第一拼接块可拆卸固定；将柱形扩径盘内的两个第一拼接块拆开后套上待测转轴并固定；将n个检测单元内定子铁芯的内侧面朝向并靠近柱形扩径盘上直径较大的轴段，使n个检测单元上的滚轮均与柱形扩径盘上直径较大的轴段外圆周接触；若(c+0.2)×a≤s≤(b+c)×a，则制造杯形扩径盘；杯形扩径盘呈阶梯轴状；杯形扩径盘上直径较大的轴段外径为D₄，长度为b×a，D₄＞D₅，其中，D₅为待测转轴露出部分两侧的障碍物中回转直径较小的那个障碍物的回转直径；杯形扩径盘上直径较小轴段的长度为c×a；杯形扩径盘端面中心位置上开设有阶梯通孔；阶梯通孔内孔径较小孔段的孔径等于D₂；阶梯通孔内孔径较大的孔段位于杯形扩径盘轴径较大轴段内，且孔径为D₆，深度为e，e＞(b+c)×a‑s，D₅＜D₆＜D₄；杯形扩径盘由两个第二拼接块拼接而成；两个第二拼接块可拆卸固定；将杯形扩径盘内的两个第二拼接块拆开后套上待测转轴固定，并使得杯形扩径盘内阶梯通孔孔径较大孔段套在待测转轴露出部分两侧的障碍物中回转直径较小的那个障碍物外；将n个检测单元内定子铁芯的内侧面朝向并靠近杯形扩径盘上直径较大的轴段，使n个检测单元上的滚轮均与杯形扩径盘上直径较大的轴段外圆周接触；步骤二、以与滚轮接触的待测转轴、柱形扩径盘或杯形扩径盘作为转子，转子表面的金属层作为转子导体；永磁磁钢N极—定子铁芯—转子与定子铁芯间气隙—转子—转子与定子铁芯间气隙—定子铁芯—永磁磁钢S极—永磁磁钢构成闭合磁路，其产生的磁通为Φ₁；待测转轴转动，使得转子导体切割永磁磁钢产生的气隙磁场，产生感应电动势和感应电流；转子导体在感应电流的作用下产生磁通为Φ₂的磁场，该磁通Φ₂经过转子—转子与定子铁芯间气隙—定子铁芯—桥臂—定子铁芯—转子与定子铁芯间气隙—转子构成闭合磁路，磁通Φ₂与输出绕组相交链；若转子旋转速度稳定，则转子导体上产生的感应电动势恒定，产生的电流恒定，产生的磁场恒定，各输出绕组中不产生感应电动势；若转子转速不稳定，则转子导体切割磁通为Φ₁的磁场时，切割速度存在变化分量，从而使转子导体上产生的感应电动势存在变化分量，产生的感应电流存在变化分量，因而磁通Φ₂也存在变化分量，磁通Φ₂的变化分量与各个输出绕组相交链，在各个输出绕组中产生感应电动势；输出绕组中的感应电动势叠加后从两个电压输出端输出；待测转轴的旋转加速度越大，则两个电压输出端输出的电压值越大，即扭振越严重。