一種軸向位移檢測(cè)裝置、方法和磁懸浮軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種軸向位移檢測(cè)裝置、方法和磁懸浮軸承。
【背景技術(shù)】
[0002] 在磁懸浮軸承控制系統(tǒng)中，軸向位移主要有兩種檢測(cè)方法。一種方法如圖1所示， 在軸110上套一個(gè)檢測(cè)盤(pán)120,軸向傳感器130通過(guò)測(cè)量檢測(cè)盤(pán)的軸向運(yùn)動(dòng)來(lái)確定軸的軸向 位移。由于裝配帶來(lái)的誤差，檢測(cè)盤(pán)與軸的中心線140不垂直，這樣就會(huì)導(dǎo)致軸在旋轉(zhuǎn)過(guò)程 中軸向位移有波動(dòng)，且檢測(cè)盤(pán)是整個(gè)轉(zhuǎn)子上半徑最大的部分，造成裝配流程較為繁瑣；另一 種方法如圖2所示，位移傳感器210正對(duì)轉(zhuǎn)子220軸端230安裝，它適用于大多數(shù)的應(yīng)用場(chǎng) 合，但不是用于某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合。例如離心式水栗、離心式鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備的轉(zhuǎn)子，其功能 部件大多安裝在軸端，且為懸臂結(jié)構(gòu)，此時(shí)由于結(jié)構(gòu)等原因使得位移傳感器不便正對(duì)轉(zhuǎn)子 工作軸端面安裝，同時(shí)為了減小轉(zhuǎn)子受熱膨脹對(duì)功能部件位置的影響，傳感器需要盡量靠 近功能部件，而不能安裝在轉(zhuǎn)子的非工作軸端。這種檢測(cè)方法不利于軸向傳感器和徑向傳 感器集成化處理，增大了結(jié)構(gòu)軸向空間。另外，因工藝和裝配因素也會(huì)帶來(lái)檢測(cè)誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是傳統(tǒng)軸向位移檢測(cè)精度不高。
[0004] 本發(fā)明進(jìn)一步要解決的技術(shù)問(wèn)題包括轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于安裝，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械 軸向空間受限的情況下，軸向占用空間大的問(wèn)題。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明一方面，提供一種軸向位移檢測(cè)裝置，被測(cè)元件的軸向表面具有傾斜 面和非傾斜面，該裝置包括：第一傳感器，用于基于被測(cè)元件非傾斜面的徑向位移輸出第一 電信號(hào)；第二傳感器，用于基于被測(cè)元件傾斜面的徑向位移輸出第二電信號(hào)；軸向位移計(jì) 算單元，用于根據(jù)第一電信號(hào)、第二電信號(hào)和被測(cè)元件傾斜面的傾斜角，計(jì)算被測(cè)元件的軸 向位移；其中，第一傳感器設(shè)置在被測(cè)元件非傾斜面上方，第二傳感器設(shè)置在被測(cè)元件傾斜 面上方。
[0006] 進(jìn)一步地，第一電信號(hào)和第二電信號(hào)為電壓信號(hào)；軸向位移計(jì)算單元用于根據(jù)公 式
，計(jì)算被測(cè)元件的軸向位移；其中，14為第一電信號(hào)，1^為第二電信號(hào)，Φ 為傾斜面的傾斜角，4為第一傳感器的靈敏度參數(shù)，k2S第二傳感器的靈敏度參數(shù)。
[0007] 進(jìn)一步地，第一傳感器與第二傳感器安裝在探頭環(huán)上，且第一傳感器的探頭與第 二傳感器的探頭的安裝距離大于閾值。
[0008] 進(jìn)一步地，第一傳感器和第二傳感器為電渦流傳感器。
[0009] 進(jìn)一步地，第一傳感器的探頭與第二傳感器的探頭均對(duì)準(zhǔn)探頭環(huán)的圓心軸線，并 且安裝方向一致。
[0010] 進(jìn)一步地，傾斜面的軸向長(zhǎng)度大于被測(cè)元件的最大軸向位移。
[0011] 進(jìn)一步地，被測(cè)元件傾斜面的傾斜角為預(yù)設(shè)值。
[0012] 進(jìn)一步地，被測(cè)元件傾斜面的傾斜角為0°~90°。
[0013] 進(jìn)一步地，被測(cè)元件為磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種軸向位移檢測(cè)方法，被測(cè)元件的軸向表面具 有傾斜面和非傾斜面，方法包括：接收第一傳感器基于被測(cè)元件非傾斜面的徑向位移輸出 的第一電信號(hào)；接收第二傳感器基于被測(cè)元件傾斜面的徑向位移輸出的第二電信號(hào)；根據(jù) 第一電信號(hào)、第二電信號(hào)和被測(cè)元件傾斜面的傾斜角，計(jì)算被測(cè)元件的軸向位移；其中，第 一傳感器設(shè)置在被測(cè)元件非傾斜面上方，第二傳感器設(shè)置在被測(cè)元件傾斜面上方。
[0015] 進(jìn)一步地，第一電信號(hào)和第二電信號(hào)為電壓信號(hào)；計(jì)算被測(cè)元件的軸向位移的步 驟包括：根據(jù)公式
，計(jì)算被測(cè)元件的軸向位移；其中，14為第一電信號(hào)，1^為 第二電信號(hào)，Φ為傾斜面的傾斜角，h為第一傳感器的靈敏度參數(shù)，k2為第二傳感器的靈敏 度參數(shù)。
[0016] 進(jìn)一步地，第一傳感器與第二傳感器安裝在探頭環(huán)上，且第一傳感器的探頭與第 二傳感器的探頭的安裝距離大于閾值。
[0017] 進(jìn)一步地，第一傳感器和第二傳感器為電渦流傳感器。
[0018] 進(jìn)一步地，第一傳感器的探頭與第二傳感器的探頭均對(duì)準(zhǔn)探頭環(huán)的圓心軸線，并 且安裝方向一致。
[0019] 進(jìn)一步地，傾斜面的軸向長(zhǎng)度大于被測(cè)元件的最大軸向位移。
[0020] 進(jìn)一步地，被測(cè)元件傾斜面的傾斜角為預(yù)設(shè)值。
[0021] 進(jìn)一步地，被測(cè)元件傾斜面的傾斜角為0°~90°。
[0022] 進(jìn)一步地，被測(cè)元件為磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種磁懸浮軸承，包括：轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的軸向表面設(shè) 置有傾斜面和非傾斜面。
[0024] 進(jìn)一步地，還包括上述任一的軸向位移檢測(cè)裝置。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明被測(cè)元件的軸向表面具有傾斜面和非傾斜面，并在裝置 中設(shè)置了至少兩個(gè)傳感器，其中一個(gè)傳感器基于被測(cè)元件非傾斜面的徑向位移輸出第一電 信號(hào)，另一個(gè)傳感器基于被測(cè)元件傾斜面的徑向位移輸出第二電信號(hào)，再根據(jù)第一電信號(hào)、 第二電信號(hào)和被測(cè)元件傾斜面的傾斜角，計(jì)算被測(cè)元件的軸向位移。即通過(guò)設(shè)置傾斜面，根 據(jù)被測(cè)元件的徑向位移計(jì)算軸向位移，提高了軸向位移檢測(cè)的精度。
[0026] 進(jìn)一步，轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸向空間受限的情況下，能夠節(jié) 省部分軸向空間。
[0027] 通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其 優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同說(shuō)明書(shū)一起用于解 釋本發(fā)明的原理。
[0029] 參照附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，可以更加清楚地理解本發(fā)明，其中：
[0030] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)軸向位移的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)軸向位移的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 圖3為本發(fā)明軸向位移檢測(cè)裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中傳感器安裝位置示意圖。
[0034] 圖5為本發(fā)明軸向位移檢測(cè)裝置的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035] 圖6為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中電渦流傳感器檢測(cè)磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子位移的工作原理 示意圖。
[0036] 圖7A為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中軸向位移檢測(cè)裝置工作原理示意圖。
[0037] 圖7B為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中軸向位移檢測(cè)裝置工作原理放大示意圖。
[0038] 圖8為本發(fā)明軸向位移檢測(cè)方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。
[0039] 圖9為本發(fā)明軸向位移檢測(cè)方法的一個(gè)具體實(shí)施例的流程示意圖。
[0040] 圖10為本發(fā)明磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 現(xiàn)在將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到：除非另外具 體說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本 發(fā)明的范圍。
[0042] 同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部分的尺寸并不是按照實(shí)際 的比例關(guān)系繪制的。
[0043] 以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明 及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0044] 對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適 當(dāng)情況下，技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)說(shuō)明書(shū)的一部分。
[0045] 在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不 是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它示例可以具有不同的值。
[0046] 應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一 個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。
[0047] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0048] 圖3為本發(fā)明軸向位移檢測(cè)裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明預(yù)先在被測(cè) 元件300的表面加工出一個(gè)傾斜面，其中被測(cè)元件可以為軸承的轉(zhuǎn)子，軸承具體可以為磁 懸浮軸承。傾斜面可以為凹陷的傾斜面，也可以為凸起的傾斜面，下面以凹陷的傾斜面為例 進(jìn)行說(shuō)明。在非傾斜面310上方設(shè)置第一傳感器311，用于基于被測(cè)元件非傾斜面的徑向位 移輸出第一電信號(hào)；在傾斜面320上方設(shè)置第二傳感器321，用于基于被測(cè)元件傾斜面的徑 向位移輸出第二電信號(hào)；其中第一電信號(hào)、第二電信號(hào)可以為電壓信號(hào)，第