一种用于磁悬浮轴承系统的轴径向自感式位移传感器

本发明涉及传感器，尤其涉及一种用于磁悬浮轴承系统的轴径向自感式位移传感器。

背景技术：

1、在磁悬浮轴承系统中，控制器根据转子位移信号来实时控制磁悬浮轴承线圈中的电流，实现转子的稳定悬浮，所以转子位移信号的获取是磁悬浮轴承系统中的一个关键因素。

2、目前在磁悬浮轴承系统中，主要采用电涡流传感器来测量转子位移，在转轴的轴端安装一个电涡流传感器探头，用于检测转轴的轴向位移，在转轴的圆周方向均布4个电涡流传感器探头用以检测转子径向位移，两个传感器探头对称安装在转子的一个径向方向上，用以检测该方向上转子的位移，在与该方向成90度夹角的方向，还需安装两个传感器探头来检测转子位移。该检测方法安装复杂，且占用了较多空间。而随着转子系统集成度的提高，转轴动力输出及测试装置都将集中于转轴轴向，且为降低临界转速提高系统稳定性，转子长度变短，同时转子轴向还集成了磁悬浮轴承，可供传感器使用的空间不足，亟需新的位移检测方法。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于磁悬浮轴承系统的轴径向自感式位移传感器，可从转子径向方向检测轴向位移，解决了常规轴向位移测量中的轴向空间受限问题，且可实现同步测量转子轴向与径向位移，提高了转子系统的集成度。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

3、一种用于磁悬浮轴承系统的轴径向自感式位移传感器，其包括转子铁芯、定子铁芯、转轴、线圈；定子为一内环带有磁极的圆环铁芯，线圈绕在磁极上，磁极对准转子台阶面，磁极总共有4组，4组磁极沿周向均匀分布，每组有2个磁极，每组磁极上的2个线圈串联，线圈通入激励信号后，相邻磁极磁路闭合，产生4个电感。4个电感各自与一个定值电阻串联，一端接地，另一端输入激励信号，4个电感的两端电压相加可得轴向z方向输出电压，y方向2个电感的两端电压相减可得径向y方向输出电压，x方向2个电感的两端电压相减可得径向x方向输出电压。

4、进一步的，所述转子铁芯和定子铁芯的材料为硅钢或坡莫合金；每个线圈匝数相同；每个磁极横截面积相同。

5、进一步的，所述转子台阶面不超出磁极检测范围。

6、进一步的，所述与4个电感各自串联的4个定值电阻阻值大小相等。

7、本发明与现有技术相比，本发明的有益效果为：

8、(1)本发明的传感器可从转子径向方向检测轴向位移，解决了常规轴向位移测量中的轴向传感器空间受限问题。

9、(2)本发明的传感器实现了同步测量转子轴向与径向位移，提高了转子系统的集成度。

技术特征：

1.一种用于磁悬浮轴承系统的轴径向自感式位移传感器，其特征在于：所述轴径向自感式位移传感器的结构包括转子铁芯、定子铁芯、转轴、线圈，定子为一内环带有磁极的圆环铁芯，线圈绕在磁极上，磁极对准转子台阶面，磁极总共有4组，4组磁极沿周向均匀分布，每组有2个磁极，每组磁极上的2个线圈串联，线圈通入激励信号后，相邻磁极磁路闭合，产生4个电感；所述4个电感各自与一个定值电阻串联，一端接地，另一端输入激励信号，4个电感的两端电压相加可得轴向z方向输出电压，y方向2个电感的两端电压相减可得径向y方向输出电压，x方向2个电感的两端电压相减可得径向x方向输出电压。

2.根据权利要求1所述的一种用于磁悬浮轴承系统的轴径向自感式位移传感器，其特征在于：所述转子铁芯和定子铁芯的材料为硅钢或坡莫合金；每个线圈匝数相同；每个磁极横截面积相同。

3.根据权利要求1所述的一种用于磁悬浮轴承系统的轴径向自感式位移传感器，其特征在于：所述转子台阶面不超出磁极检测范围。

4.根据权利要求1所述的一种用于磁悬浮轴承系统的轴径向自感式位移传感器，其特征在于：所述与4个电感各自串联的4个定值电阻阻值大小相等。

技术总结
本发明公开了一种用于磁悬浮轴承系统的轴径向自感式位移传感器，属于传感器技术领域。所述轴径向自感式位移传感器的结构包括转子铁芯、定子铁芯、转轴、线圈；其中定子铁芯为一内环带有磁极的圆环铁芯，线圈绕在磁极上，磁极对准转子台阶面，磁极总共有4组，4组磁极沿周向均匀分布，每组磁极上的2个线圈串联，相邻磁极磁路闭合，总共产生4个电感。4个电感各自与一个定值电阻串联，一端接地，另一端输入激励信号，通过测量4个电感的两端电压可获得转子轴向与径向位移。本发明可从转子径向方向检测轴向位移，解决了常规轴向位移测量中的轴向空间受限问题，且可实现同步测量转子轴向与径向位移，提高了转子系统的集成度。

技术研发人员：周瑾,唐洪洲,金超武,徐园平
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15