[发明专利]用于磁性轴承的传感器

说明书

本发明涉及一种用于磁性轴承装置(6)的传感器装置(15)，具有移动传感器(7)和传感器环(8)，该传感器环具有中空圆柱体的形状并且设置用于与旋转电机器(1)的轴(5)力配合地连接，其中，移动传感器(7)通过气隙(9)与传感器环(8)分离。为了与现有技术相比在高转速和高功率下实现更高的可靠性而提出，传感器环(8)具有由第一材料(13)制成的载体环(11)和由第二材料(14)制成的传感器目标(12)。

技术领域

本发明涉及一种用于磁性轴承装置的传感器装置，其包括移动传感器和传感器环。

此外，本发明涉及一种旋转电机器，其具有绕旋转轴线旋转的转子、围绕转子的定子以及至少一个磁性轴承装置，该磁性轴承装置具有至少一个这种传感器装置。

此外，本发明涉及一种用于制造这种传感器装置的方法。

背景技术

这种用于磁性轴承装置的传感器装置优选用于转速至少为1000转/分钟、功率至少为1兆瓦的大型高速旋转电机器，因为具有严格的转子动态的快速旋转的转子越来越多地利用主动磁性轴承来支承。

在磁性支承时，在旋转期间检测转子的位置，并通过在转子上施加磁力来调节转子的位置，从而使转子在磁性轴承中的偏移最小化。这种调节技术的输入参数是转子的位置，其例如利用也被称为电涡流传感器的感应式移动传感器通过测量四个在圆周上均匀分布的位置来无接触地被测定。所测量的传感器信号质量直接对调节过程的可靠性进而对磁性轴承的性能负责。在传感器目标上测量传感器信号时，例如受到材料差异影响的传感器目标的电跳动特别有意义。可以通过使用磁导率非常低的材料作为转子上的传感器目标来最小化电跳动。

传感器目标是一个所谓的传感器环，其是一个具有上述特性的、由钢制成的、固体空心圆柱体。传感器环单独由转子的其余部分制成。由于高转速和热负荷，在大型旋转电机器的运行中，在运行时出现传感器环被抬起进而出现传感器信号失真，即，以这种形式然后会导致调节中的错误。

公开的专利申请EP 2 887 022 A1描述了一种用于磁性轴承的传感器目标，其包括由磁性材料制成的环形组件。该环形组件安装在大体上环形的非磁性材料布置上。通常环形的非磁性材料布置具有至少一个环形槽，并且可以由廉价的材料、例如铝制成。环形槽提供了可在宽泛的温度范围内操作的灵活性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于磁性轴承装置的传感器装置，其与现有技术相比在高转速和高功率下具有更高的可靠性。

该目的通过一种用于磁性轴承装置的传感器装置来实现，该传感器装置具有移动传感器和传感器环，其中传感器环具有空心圆柱体的形状并且设置用于与旋转电机器的轴力配合地连接，其中移动传感器通过气隙与传感器环分开，其中，传感器环具有由第一材料制成的载体环和由第二材料制成的传感器目标，其中，传感器目标的第二材料具有比载体环的第一材料更低的导磁率和/或更高的导电率。

移动传感器例如是具有电感的电涡流传感器，并适于通过气隙测量阻抗以及优选地测量在传感器环上的传感器目标的阻抗变化，以便例如确定轴的空间位置。传感器目标例如由用于阻抗测量的电涡流传感器使用。例如，承载环建立传感器目标与轴的机械连接，该连接即使在高转速时也能承受负载。

这是有利的，因为通过具有优选不同机械和电特性的各种材料可以执行在一个部件中的功能分离。例如，相对于通过旋转和热负载造成的升起的情况，载体环的第一材料提高了传感器环的稳固性，并且第二材料例如对于传感器系统具有最佳材料特性。由此实现了更高的可靠性。