[发明专利]一种悬浮电机转子悬浮位置、偏转角度及转速一体化检测系统及应用

权利要求书

1.一种悬浮电机转子悬浮位置、偏转角度及转速一体化检测系统，其特征在于，包括径向测试件、电涡流传感器、前置器和处理器，其中，电涡流传感器连接有前置器，前置器连接有处理器，前置器用于为电涡流传感器供电及检测解析电路，处理器用于处理电涡流传感器的测量结果；

转子两端的悬浮电机壳体上分别采用差分结构设置有4个所述电涡流传感器，相对的两个所述电涡流传感器为一组，4个所述电涡流传感器平面内间隔为90°，两端电涡流传感器的轴向安装距离为L，两端对应方向电涡流传感器测出的位移差与轴向安装距离之比，即为转子在该方向偏转角度的正切值tanα，反正切计算得到转子的偏转角度α；

径向测试件包括环形圆柱体，环形圆柱体外侧对称凸起设置有圆弧段，圆弧段与环形圆柱体同心；

圆弧段设置有至少2段；

处理器包含差分电路、求和电路和脉冲计数器，用于处理电涡流传感器及对应前置器输出的电压信号；

差分电路消除共模干扰信号；

求和电路消除转子偏心对转速检测高、低电压的影响，保证在检测方向的正交方向转子存在偏移时，代表检测方向位移的电压信号维持不变；

求和电路输出电压至脉冲计数器，脉冲计数器用于测速，根据单位时间内高电压脉冲的数量，得出当前电机转速。

2.如权利要求1所述的悬浮电机转子悬浮位置、偏转角度及转速一体化检测系统，其特征在于，径向测试件为导体材料，硬质航空铝。

3.如权利要求1所述的悬浮电机转子悬浮位置、偏转角度及转速一体化检测系统，其特征在于，电涡流传感器选用高频反射式电涡流传感器。

4.如权利要求1所述的悬浮电机转子悬浮位置、偏转角度及转速一体化检测系统，其特征在于，电涡流传感器通过圆环状壳体固定于悬浮电机外壳，电涡流传感器螺纹贯穿连接于圆环状壳体和悬浮电机外壳。

5.一种如权利要求4所述的悬浮电机转子悬浮位置、偏转角度及转速一体化检测系统的应用，其特征在于，操作步骤如下：

(1)在壳体上采用差分结构布置4个电涡流传感器，相对的两个电涡流传感器为一组，4个电涡流传感器在平面内间隔90°，电涡流传感器的探头安装方向均指向转子中心轴线，用于检测径向测试件外表面的位移，径向测试件的位移即为转子位移；

(2)径向测试件采用过盈配合安装固定在转子轴上，使径向测试件随转子同轴一起转动；

(3)启动悬浮电机，电涡流传感器的探头采集所对方向的转子外表面信息，转子转动过程中，探头所对转子的外表面形状不断变化，探头采集到一系列高、低电压信号，将相对方向的电涡流传感器采集到的电压信号相加，即可得到幅值大小不变的电压信号，对该电压信号采用频率计数，即可得到转子转速。

6.如权利要求5所述的悬浮电机转子悬浮位置、偏转角度及转速一体化检测系统的应用，其特征在于，步骤(1)中，电涡流传感器安装时进行零位调节，悬浮电机加工装配后，静态时受转子重力作用，转子不在径向圆心位置处，通过调零工装件固定径向测试件，使径向测试件与转子同轴，电涡流传感器探头事先针对径向测试件的材料及形状进行标定，得到径向测试件位移和电压之间的比例系数，测量时根据处理器得到的电压信号值即可求出电涡流传感器所在方向的位移大小，根据位移大小，即可确定转子当前的悬浮位置；

然后通过螺纹调节电涡流传感器探头的初始位置，当前置器输出电压为零时，完成零位调节。

7.如权利要求6所述的悬浮电机转子悬浮位置、偏转角度及转速一体化检测系统的应用，其特征在于，调零工装件包括一端开口的中空圆柱体，中空圆柱体底部中心位置设置有圆柱，中空圆柱体内径与圆环状壳体外径相同，圆柱直径与转子轴径相同。

8.如权利要求6所述的悬浮电机转子悬浮位置、偏转角度及转速一体化检测系统的应用，其特征在于，步骤(1)中，在转子两端分别布置4个电涡流传感器，确定两端电涡流传感器的轴向安装距离L，两端对应方向电涡流传感器测出的位移差与轴向安装距离之比，即为转子在该方向偏转角度的正切值tanα，反正切计算即可得到转子的偏转角度α。

9.如权利要求8所述的悬浮电机转子悬浮位置、偏转角度及转速一体化检测系统的应用，其特征在于，步骤(3)中，对于相对方向的两个探头，其探头方向位移是相反的，而正交方向所受的偏心影响是相同的，所以将正对方向两个探头采集得到的位移数据相减，即可消除正交方向偏心的共模干扰。