[发明专利]用于磁性轴承的转子传感器靶

说明书

本发明涉及一种用于磁性轴承的转子传感器靶，其包括安装在非磁性材料的大致环状组件(40、50、60)上的磁性材料环状组件(30)，它们是同轴地布置的并安装在具有纵向旋转轴线X’‑X的轴(20)上。所述非磁性材料的大致环状组件(40、50、60)包括至少一个具有纵向轴线X’‑X的环状狭缝(61)，并且可以由诸如铝的较便宜的材料制成。所述环状狭缝(61)提供了灵活性，其允许在宽的温度范围内操作而无损坏所述磁性材料环状组件(30)的风险。

技术领域

本发明涉及一种用于磁性轴承的转子传感器靶(rotor sensor target)。

背景技术

主动磁性轴承可以是径向轴承或轴向(或推力)轴承，其包括转子、装配有电磁铁绕组的定子、用于感测转子的径向或轴向位置的至少一个传感器、以及用于将转子维持平衡而无需与定子接触的伺服控制电路，由所述定子的电磁铁携带的电流在基于由至少一个传感器传送的信号被伺服控制。

图9示意性地示出了一个已知的径向磁性轴承200的例子，其包括具有成堆的铁磁叠片(a stack of ferromagnetic laminations)211和电磁铁绕组212的定子，以及装配有安装在轴220上的第二成堆的叠片213的转子。感应型的径向位置探测器201包括具有成堆的铁磁叠片231和电磁铁绕组232的定子，以及装配有安装在轴220上的第二成堆的叠片233的转子。感应型的轴向位置探测器202包括具有成堆的铁磁叠片251、251’和电磁铁绕组252、252’的定子，以及装配有安装在轴220上的第二成堆的叠片253、253’的转子。所述伺服控制电路未在图9中示出。主动磁性轴承可以各种方式被构造。特别地，如在美国专利6849979B2中公开的，径向和/或轴向位置传感器可以被组合并且/或者被整合在轴承中。此外，所述铁磁叠片也可以由磁性材料的实心部件代替。

当位置传感器是感应型的时，诸如图9中的成堆的铁磁叠片233、253和253’的转子叠片的环和它们的支承被称为转子传感器靶。

图10示出一种已知的转子传感器靶的例子。靶材料230、240安装在通常由碳钢制成的轴220上并且与其一体制成。

一般来说，为了在磁性轴承系统的转子上制造轴向或轴向-径向传感器，需要两种材料，即第一非磁性材料和第二磁性材料，其可以由叠片或实心部件制成。转子的轴向位移是在磁性与非磁性材料之间的边界处测量的。这些材料需要具有足够的强度以承受高的速度和不同的温度而不失去与主轴的接触或断裂。

在图10中所示的已知实施方式中，因科镍合金(Inconel)718可被用作构成与磁性材料叠片230组合的主靶部件240的非磁性材料。由非磁性材料制成的主靶部件可包括具有高度H1的环241，其被安装在具有高度H2的碳钢轴220上。铁磁材料的叠片230被安装在环241上，并被保持在非磁性材料的附加环242与环241的凸部243之间。

由以因科镍合金作为非磁性材料给出的优点是它的非常高的机械抗性以及与钢的热膨胀系数非常接近的热膨胀系数。这两种性质的加入允许所述传感器在宽的温度和速度范围内使用。然而，由于因科镍合金的价格，其有非常高成本的劣势。

作为因科镍合金的替代材料，用高抗性不锈钢(Z6NiCrTiMoVB25-15-2)或高抗性黄铜(CuNi2Si)的设计已经被用于非磁性材料241、242，从而与因科镍合金相比减少成本并且对温度和速度限制很小而成本较低。磁性材料的叠片230通常由硅铁(FeSi)制成。

如在图10中所示，采用具有凸部243的环241和全部由非磁性材料诸如因科镍合金、高抗性不锈钢或高抗性黄铜制成的附加环242的常规形状、插入在环242与凸部243之间的磁性铁叠片230之下的材料的高度H1、加上在传感器靶的磁性部分230之下的轴220的高度H2(即半径)，提供了非常刚性的组装，如果对有凸部243的环241和环242使用一些更便宜的非磁性材料，对于由叠片制成的磁性部分可能是有害的。

发明内容