[发明专利]一种旋转部件的等效磁场模拟器及其设计方法

说明书

本发明公开了一种旋转部件的等效磁场模拟器及其设计方法。本发明公开的旋转部件的等效磁场模拟器，分为旋转部件的等效磁场模拟器本体和等效磁场模拟器控制电路两个部分；设计方法为根据旋转部件的外形初步设计磁场模拟器本体，根据测量旋转部件磁场的传感器得到的磁场特征设计等效磁场模拟器控制电路，进行旋转部件等效磁场模拟器的电磁特征仿真计算；将仿真计算结果与和旋转部件电磁特征数据进行对比，如果误差达到要求，则完成设计；基本原理为通过控制等效磁场模拟器中的线圈，模拟器发出响应的受控的磁场波形，使得原本用于测量旋转部件磁场的传感器感受到与真实旋转部件转动几乎完全相同的磁场变化。

技术领域

本发明公开了一种旋转部件的等效磁场模拟器及其设计方法，涉及磁场仿真技术，属于传感、测速的电变量和磁变量调节的技术领域。

背景技术

在当前许多工业领域，一般都采用内燃机、电动机等带有高速旋转机构的部件为系统提供动力。这些旋转部件运行范围变化大、运行环境恶劣，为保证系统运行时的安全性和稳定性，必须对其转速进行实施严密监控。因此，转速测量是如今工业生产的基本且重要需求。然而，由于这些旋转部件存在高转速、高功率的特点，在研发转速测量系统的过程中，需要建设具有高速旋转能力的转速传感器测试平台。高速测试平台对旋转部件的转速、机械强度、安全性能要求极高。因此，目前电磁转速传感测量系统存在实验系统构建周期较长、成本较高等问题，而且在研发过程中旋转部件的高速运行存在一定安全隐患，人力、时间、材料成本高昂。

综上所述，针对上述问题，亟需对现有转速传感系统的研发方案进行改善，从而为转速传感系统性能及其研发效益的提高提供有效支撑。

本项目的研究正是基于上述出发点，拟通过无机械转动结构的受控磁场发生器来模拟旋转部件转动时对传感器的影响，使转速传感器探头无法区分等效磁场模拟器和实际的旋转部件发出的磁场，从而实现对真实旋转部件及其驱动系统的替代，最终降低研发成本、消除安全隐患，并提高研发和检测的灵活性。

发明内容

技术问题：本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供一种旋转部件的等效磁场模拟器及其设计方法，依据磁场仿真原理在不需要旋转实物的前提下通过电变量和磁变量调节即可减少实验成本也可达成实验要求，解决现有旋转测速装置的技术问题。

技术方案：本发明的一种旋转部件的等效磁场模拟器包含等效磁场模拟器本体和控制电路两个部分，其中等效磁场模拟器本体包括模拟器铁芯、控制线圈和线圈夹具三个部分；所述模拟器本体以模拟器固定支架为基体，在模拟器固定支架上设有锥形模拟器铁芯，该模拟器铁芯的上半部分为圆锥形，在锥形模拟器铁芯的顶部为模拟器端部，在锥形模拟器铁芯的中部设有线圈槽，在线圈槽中设有线圈夹具，在线圈夹具中设有控制线圈，所述锥形模拟器铁芯下半部分为圆柱体的模拟器底部；

等效磁场模拟器控制电路主要包括DSP芯片开发板，通过数字信号输出端口输入到数模转换器中，转变为模拟信号，再串联一个功率放大器中，将模拟信号放大到想要输出信号的幅值大小，最后输入到等效磁场模拟器当中。

所述模拟器端部为半球形，半球体的直径为80mm±1mm。

所述线圈槽设在距离所述圆锥形圆台下截面65mm±5mm处向上环圆台开有30mm±0.5mm深，半径为20mm±0.5mm的环槽。

所述锥形模拟器铁芯圆锥形部分的上截面直径为80mm±1mm，下截面直径为150mm±2mm，下半部的圆柱体为直径150mm±5mm，长度150mm±5mm的圆柱体；锥形模拟器铁芯由铁磁性材料构成。

所述模拟器固定支架的中间固定锥形模拟器铁芯，周边设有固定孔。

所述线圈夹具设置在环槽内部，每隔90°有一个线圈夹具，共四个。

所述线圈夹具是外径40mm、内径30mm、高度10mm的弹性圆环，用于固定控制线圈。