[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

说明书

本发明涉及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，属于检测仪器技术领域。系统包括径向测试件、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。克服了现有技术中转子检测装置结构复杂、测量位置及转速检测精度差、分辨率低的技术问题。

技术领域

本发明涉及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，属于检测仪器技术领域。

背景技术

悬浮电机具有无机械摩擦的优点，更利于实现高速、高效运行。主动悬浮式电机稳定可靠工作需要对转子径向悬浮位置和旋转速度进行实时检测和闭环控制(即使采用无速度传感的控制方法，其算法调试阶段仍需外部速度传感器辅助校验)。目前转子径向振动(位置)的检测通常采用电容式、电感式式和电涡流式传感器，且通常只检测其x或y单方向的振动(忽略其正交方向振动及位移)，而速度检测常采用编码器、旋转变压器、电涡流等方式，采用分立的传感器件分别检测悬浮位置和转速，为避免相互间的干扰，分立的传感器之间的安装尺寸需要增加，而这会导致电机轴向尺寸增大，降低其临界转速及高速下的稳定性。

电涡流传感器具有测量信号强、动态响应范围宽、可靠性好，温度适应范围宽等优点，常用于平面及圆柱面非接触式位置的测量。采用电涡流传感器沿转子径向布置可直接检测转子径向位置振动，采用改造的阶梯齿轮盘套在转轴上与转轴一起转动后，可采用电涡流传感器检测转子转速。但目前尚未有同时实现径向位置和转速检测的方法，且对于悬浮电机，由于转子转轴悬浮(偏心)位置的不确定性，无法保证传感器探头始终正对被测转轴圆柱面外法线方向，因此与探头检测方向正交的方向的位移变化必然导致对检测方向产生较大的不确定检测误差，该误差将同时影响悬浮位置及转速的检测精度，尤其将二者一体化后，如下问题更明显：

1、悬浮位置不确定的变化，导致与待测方向正交的方向位置偏心的存在，影响悬浮位置的检测精度；

2、悬浮位置不确定的变化，导致与待测方向正交的方向位置偏心的存在，影响检测信号幅值的大小，导致转速检测后处理电路高、低电压脉冲计数误差，影响转速检测的精确度；

3、高转速下，检测面尺寸及深度影响检测灵敏度，导致灵敏度差、分辨率低。

针对以上问题，目前尚未有较好的解决方案。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供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，克服现有技术中转子检测装置结构复杂、测量位置及转速检测精度差、分辨率低的技术问题。

本发明还提供上述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。本发明的技术方案如下：

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，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，消除转子径向悬浮位置偏心对检测结果精度的影响。

优选的，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。

进一步优选的，圆弧段设置有至少2段，段数越多，转子旋转一周得到的方波信号频率越高，测试灵敏度越高。为保证动平衡及提高分辨率，优选为2段。

优选的，径向测试件为导体材料，硬质航空铝。

优选的，电涡流传感器选用高频反射式电涡流传感器，量程及灵敏度可根据不同应用场合选择。

优选的，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。