自动感测的主动磁轴承系统及方法
【技术领域】
[0001 ]本公开大体上涉及轴承组件，并且更具体地涉及主动磁轴承组件中的传动轴的位置确定。
【背景技术】
[0002]通常，轴承组件可用于例如通过将轴的运动约束至期望路径和/或减小传动轴与其它构件之间的摩擦来便于延伸穿过轴承组件的传动轴的旋转运动。因此，轴承组件可用于旋转机器系统，如涡轮压缩机系统、燃气涡轮系统、真空栗系统等中。在一些此类系统中，轴承组件可用于传动轴上，该传动轴每分钟旋转大约10，000到100，000转(RPM)。由于高转速和高可靠性要求，故可使用磁轴承组件。
[0003]在一些实施例中，磁轴承组件可使用磁悬浮来支承轴。例如，主动磁轴承组件可包括多个电磁体，其均生成将吸引力施加在传动轴上的一个或更多个磁场。例如，主动磁轴承组件可包括定位成与彼此成90度的四个电磁体。以该方式，由各个电磁体施加的力可控制成将传动轴保持在期望(例如，中心)位置。换言之，电磁体的操作可至少部分地基于传动轴在磁轴承组件内的确定的位置来控制。
【发明内容】
[0004]在下文阐明了本文中公开的某些实施例的概述。应当理解的是，这些方面仅呈现成向读者提供这些某些实施例的简要概述，并且这些方面不旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可包含可不在下文阐明的多种方面。
[0005]—种实施例描述了一种旋转机器系统。旋转机器系统包括便于传动轴的旋转的主动磁轴承组件。主动磁轴承组件包括具有与传动轴沿径向间隔开的第一齿、第二齿、第三齿和第四齿的定子;第一电磁体，其包括包绕第二齿和第三齿的第一电磁体线，其中第一电磁体生成将朝第一电磁体的吸引力施加在传动轴上的第一磁场;第一集成位置传感器，其包括包绕第一齿和第二齿的第一传感器线，其中第一传感器线传送第一电流；以及第二集成传感器，其包括包绕第三齿和第四齿的第二传感器线，其中第二传感器线传送第二电流。旋转机器系统还包括控制器，其至少部分地基于第一传感器线和第二传感器线的电感变化来确定传动轴的当前位置，并且至少部分地基于当前位置来指示第一电磁体调整第一磁场的大小。
[0006]第二实施例描述了一种有形的非暂时性计算机可读的介质，其包括能够由旋转机器系统中的控制器的处理器执行的指令。指令包括用以以下的指令:使用处理器指示电源将第一电功率供应至包绕主动磁轴承组件的定子的第一齿和第二齿的第一传感器线;使用处理器指示电源将第二电功率供应至包绕定子的第三齿和第四齿的第二传感器线，其中第一电功率和第二电功率相移180° ;使用处理器确定第一传感器线中的第一电流的幅度和第二传感器线中的第二电流的幅度;使用处理器至少部分地基于第一电流的幅度和第二电流的幅度来确定主动磁轴承组件中的传动轴的当前位置；以及使用处理器指示电源将第三电功率供应至包绕定子的第一齿和第三齿的第一电磁体线，使得第一电磁体线生成将传动轴从当前位置朝期望位置驱动的磁场。
[0007]第三实施例描述了一种方法，其包括通过形成围绕主动磁轴承组件的定子上的第一齿和第二齿的第一多个线圈来在主动磁轴承组件中形成电磁体，使得第一多个线圈生成将吸引力施加在传动轴上的电磁体磁场;通过形成围绕定子的第一齿和第三齿的第二多个线圈来形成主动磁轴承组件中的第一集成位置传感器，使得第二多个线圈生成感生第一多个线圈中的第一电压的第一传感器磁场；以及通过形成围绕定子的第二齿和第四齿的第三多个线圈来形成主动轴承组件中的第二集成位置传感器，使得第三多个线圈生成感生第一多个线圈中的第二电压的第二传感器磁场，其中第一电压和第二电压极性相反并且大小相等。
[0008]技术方案1.一种旋转机器系统，包括:
[0009]构造成便于传动轴的旋转的主动磁轴承组件，其中所述主动磁轴承组件包括:
[0010]定子，其包括构造成沿径向与所述传动轴间隔开的第一齿、第二齿、第三齿和第四齿；
[0011]第一电磁体，其包括包绕所述第二齿和所述第三齿的第一电磁体线，其中所述第一电磁体构造成生成将朝所述第一电磁体的吸弓I力施加在所述传动轴上的第一磁场；
[0012]第一集成位置传感器，其包括包绕所述第一齿和所述第二齿的第一传感器线，其中所述第一传感器线构造成传送第一电流;以及
[0013]第二集成传感器，其包括包绕所述第三齿和所述第四齿的第二传感器线，其中所述第二传感器线构造成传送第二电流;以及
[0014]控制器，其构造成至少部分地基于所述第一传感器线和所述第二传感器线的电感变化来确定所述传动轴的当前位置，并且至少部分地基于所述当前位置指示所述第一电磁体调整所述第一磁场的大小。
[0015]技术方案2.根据技术方案I所述的旋转机器系统，其特征在于，所述控制器构造成:
[0016]当所述第一电流的幅度小于与期望位置相关联的电流的幅度时，确定所述传动轴的所述当前位置比期望位置更接近所述第一集成位置传感器;并且
[0017]当所述第一电流的幅度大于与所述期望位置相关联的所述电流的幅度时，确定所述传动轴的所述当前位置比所述期望位置更远离所述第一集成位置传感器。
[0018]技术方案3.根据技术方案I所述的旋转机器系统，其特征在于，所述控制器构造成通过以下指示所述第一电磁体调整所述第一电磁场的大小:
[0019]当所述传动轴的所述当前位置比期望位置更远离所述第一集成位置传感器和所述第二集成位置传感器时，指示电源增大供应至所述第一电磁体线的电流;或者
[0020]当所述传动轴的所述当前位置比所述期望位置更接近所述第一集成位置传感器和所述第二集成位置传感器时，指示所述电源减小供应至所述第一电磁体线的电流。
[0021]技术方案4.根据技术方案I所述的旋转机器系统，其特征在于，所述旋转机器系统包括一个或更多个电源，其构造成:
[0022]将DC电功率供应至所述第一电磁体；
[0023]将第一AC电功率供应至所述第一集成位置传感器;以及
[0024]将第二AC电功率供应至所述第二集成位置传感器，
[0025]其中所述第一AC电功率和所述第二AC电功率相移180°。
[0026]技术方案5.根据技术方案I所述的旋转机器系统，其特征在于，所述旋转机器系统包括:
[0027]第三集成位置传感器，其包括包绕所述定子的第五齿和第六齿的第三传感器线，其中所述第三传感器线构造成传送第三电流；
[0028]第四集成位置传感器，其包括包绕所述定子的第七齿和第八齿的第四传感器线，其中所述第四传感器线构造成传送第四电流；
[0029]其中所述控制器构造成:
[0030]至少部分地基于所述第一电流的幅度来确定所述传动轴关于所述第一集成位置传感器的位置；
[0031]至少部分地基于所述第二电流的幅度来确定所述传动轴关于所述第二集成位置传感器的位置；
[0032]至少部分地基于所述第三电流的幅度来确定所述传动轴关于所述第三集成位置传感器的位置;并且
[0033]至少部分地基于所述第四电流的幅度来确定所述传动轴关于所述第四集成位置传感器的位置。
[0034]技术方案6.根据技术方案5所述的旋转机器系统，其特征在于，所述旋转机器系统包括:
[0035]第二电磁体，其包括包绕所述第四齿和所述第五齿的第二电磁体线，其中所述第二电磁体构造成生成将朝所述第二电磁体的吸引力施加在所述传动轴上的第二磁场；以及
[0036]第三电磁体，其包括包绕所述第六齿和所述第七齿的第三电磁体线，其中所述第三电磁体构造成生成将朝所述第三电磁体的吸引力施加在所述传动轴上的第三磁场；以及
[0037]第四电磁体，其包括包绕所述第一齿和所述第八齿的第四电磁体线，其中所述第四电磁体构造成生成将朝所述第二电磁体的吸引力施加在所述传动轴上的第四磁场。
[0038]技术方案7.根据技术方案I所述的旋转机器系统，其特征在于，所述第一电磁体包括包绕所述第二齿、所述第三齿和中间齿的所述第一电磁体线，其中所述中间齿在所述第二齿与所述第三齿之间，并且大于所述第三齿和所述第二齿。
[0039]技术方案8.根据技术方案I所述的旋转机器系统，其特征在于，所述第一电磁体包括包绕所述第二齿、所述第三齿、第一中间齿和第二中间齿的所述第一电磁体线，其中所述第一中间齿和所述第二中间齿在所述第二齿与所述第三齿之间，并且大于所述第三齿和所述第二齿。
[0040]技术方案9.根据技术方案I所述的旋转机器系统，其特征在于，所述第一集成位置传感器和所述第二集成位置传感器偏离彼此90°并且偏离所述第一电磁体45°。
[0041]技术方案10.根据技术方案I所述的旋转机器系统，其特征在于，所述第一传感器线构造成在所述第一电磁体线中感生第一电压，并且所述第二传感器线构造成在所述第一电磁体线中感生第二电压，其中所述第一电压和所述第二电压极性相反并且大小相等。
[0042]技术方案11.根据技术方案I所述的旋转机器系统，其特征在于，所述定子包括八个齿、十二个齿或十六个齿。
[0043]技术方案12.根据技术方案I所述的旋转机器系统，其特征在于，所述旋转机器系统为涡轮压缩机系统、燃气涡轮系统或真空栗系统。
[0044]技术方案13.—种有形的非暂时性计算机可读介质，包括能够由旋转机器系统中的控制器的处理器执行的指令，其中所述指令包括用以以下的指令:
[0045]使用所述处理器指示电源将第一电功率供应至包绕主动磁轴承组件的定子的第一齿和第二齿的第一传感器线；
[0046]使用所述处理器指示所述电源将第二电功率供应至包绕所述定子的第三齿和第四齿的第二传感器线，其中所述第一电功率和所述第二电功率相移180° ;
[0047]使用所述处理器确定所述第一传感器线中的第一电流的幅度和所述第二传感器线中的第二电流的幅度；
[0048]使用所述处理器至少部分地基于所述第一电流的幅度和所述第二电流的幅度来确定所述主动磁轴承组件中的传动轴的当前位置;以及
[0049]使用所述处理器指示所述电源将第三电功率供应至包绕所述定子的所述第一齿和所述第三齿的第一电磁体线，使得所述第一电磁体线生成将所述传动轴从所述当前位置朝期望位置移动的磁场。
[0050]技术方案14.根据技术方案13所述的计算机可读介质，其