CN113669368A - 一种磁悬浮轴承的偏移传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磁悬浮轴承设备技术领域，且公开了一种磁悬浮轴承的偏移传感器，包括与轴承定子固定连接的外罩和与转子端部固定连接的内连接罩，所述内连接罩的端部设有径向感应光源和轴向感应光源，所述轴向感应光源设于内连接罩的轴线处。该磁悬浮轴承的偏移传感器，通过光照和光感应器判断偏移，而磁场对光源和光感应器的影响较小，保证设备在强磁环境下长久的运行，使用寿命、可靠性和稳定性均得到提高，其次，通过折射和投影发大了偏移，使转子轻微的偏移更容易被观测和检测，保证了对偏移检测的敏感性，进而在整个反馈调节中，可以更及时地将转子调整会平衡位置，提高了磁悬浮轴承运行的可靠性。

Description

一种磁悬浮轴承的偏移传感器
技术领域
本发明涉及磁悬浮轴承技术领域，具体为一种磁悬浮轴承的偏移传感器。
背景技术
磁悬浮轴承。是利用磁力作用将转子悬浮，使转子和定子之间没有机械接触，转动时不存在机械摩擦，进而可以实现较高的转速和较小的机械磨损，在磁悬浮发生偏离时，偏移传感器检测相对于参考点的位移量，控制执行磁铁产生相应的磁力，驱动转子会到平衡位置，因此，不论转子受到向下或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态。
可见，偏移传感器对磁悬浮轴承能否保持平衡状态至关重要，但是偏移传感器工作在强磁场环境中，其使用寿命、可靠性和稳定性均难以保证，制约了磁悬浮轴承的发展和使用。
其次，由于调节为反馈调节，具有较长的滞后性，因此，需要偏移传感器具有极高的灵敏度，保证在极小的偏移既能触发调整，但现有的偏移传感器难以满足，因此，现阶段磁悬浮轴承多作为辅助设备，需要与其他形式的轴承共同使用。
发明内容
针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种磁悬浮轴承的偏移传感器的技术方案，具有抗磁性强、灵敏度高和可靠性高等优点，解决了背景技术提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种磁悬浮轴承的偏移传感器，包括与轴承定子固定连接的外罩和与转子端部固定连接的内连接罩，所述内连接罩的端部设有径向感应光源和轴向感应光源，所述轴向感应光源设于内连接罩的轴线处，所述径向感应光源呈环状分布，所述外罩的端部内壁设有与径向感应光源和轴向感应光源对应的光感应器，所述轴向感应光源的外围设有装配槽，所述内连接罩通过装配槽活动连接有定位桶，所述外罩的内壁设有限制定位桶轴向移动的定位板，所述定位桶的内壁设有遮挡环。
优选的，所述光感应器包括用于感应径向感应光源偏离的内感应圈和外感应圈以及感应轴向感应光源投影缩放情况的轴向感应圈。
优选的，所述轴向感应圈设于定位桶的端部，所述轴向感应圈包括三层感应带，且最内侧的感应带的内径小于遮挡环被投影的最小光影，位于平衡位置时，遮挡环的投影落在中间感应带上。
优选的，所述定位桶与定位板之间分别安装有第一磁石和第二磁石，且第一磁石和第二磁石表现为相斥。
优选的，所述径向感应光源有环形分布的激光灯组成，所述定位板对应于激光的位置设有折射镜。
本发明具备以下有益效果：
1、该磁悬浮轴承的偏移传感器，通过光照和光感应器判断偏移，而磁场对光源和光感应器的影响较小，保证设备在强磁环境下长久的运行，使用寿命、可靠性和稳定性均得到提高。
2、该磁悬浮轴承的偏移传感器，通过折射和投影发大了偏移，使转子轻微的偏移更容易被观测和检测，保证了对偏移检测的敏感性，进而在整个反馈调节中，可以更及时地将转子调整会平衡位置，提高了磁悬浮轴承运行的可靠性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中光感应器的结构示意图；
图3为本发明中定位桶的结构示意图；
图4为本发明中折射镜的结构示意图；
图5为本发明中径向偏移感应原理图。
图中：1、外罩；2、内连接罩；3、径向感应光源；4、轴向感应光源；5、定位桶；6、装配槽；7、光感应器；71、内感应圈；72、轴向感应圈；73、外感应圈；8、定位板；9、遮挡环；10、第一磁石；11、第二磁石；12、折射镜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种磁悬浮轴承的偏移传感器，包括与轴承定子固定连接的外罩1和与转子端部固定连接的内连接罩2，内连接罩2套接在转子端部，外罩1套设在转子的外部，且与转子同轴，内连接罩2的端部设有径向感应光源3和轴向感应光源4，轴向感应光源4设于内连接罩2的轴线处，径向感应光源3呈环状分布，由于内连接罩2随着转子同步旋转，因此需要通过电滑环或电池为径向感应光源3和轴向感应光源4供电，外罩1的端部内壁设有与径向感应光源3和轴向感应光源4对应的光感应器7，光感应器7感应光源的照射情况，继而判断转子的偏移，轴向感应光源4的外围设有装配槽6，内连接罩2通过装配槽6活动连接有定位桶5，定位桶5可随着内连接罩2转动，进而减少因为定位桶5产生的摩擦力，外罩1的内壁设有限制定位桶5轴向移动的定位板8，在转子发生轴向偏离时，定位桶5不随着内连接罩2移动，但定位桶5会随着内连接罩2的径向移动而移动，定位板8的中部设有足够大的通孔以满足定位桶5的径向移动，定位桶5的内壁设有遮挡环9，在转子轴向偏移时，轴向感应光源4远离或靠近遮挡环9，进而投影角度发生变化，会使光斑或暗影放大或缩小，光感应器7检测光影的变化，进而判断转子的轴向偏移情况，定位桶5和定位板8均有透明材质制成。
请参阅图2，其中，光感应器7包括用于感应径向感应光源3偏离的内感应圈71和外感应圈73以及感应轴向感应光源4投影缩放情况的轴向感应圈72，外感应圈73位于最外侧，用于检测小幅度的径向偏移，内感应圈71位于中部，用于检测大幅度的径向偏移。
其中，轴向感应圈72设于定位桶5的端部，轴向感应圈72随定位桶5同步运动，消除径向偏移的影响，轴向感应圈72包括三层感应带，且最内侧的感应带的内径小于遮挡环9被投影的最小光影，即轴向偏离最远时，投影仍然大于最内侧感应带，平衡位置时，遮挡环9的投影落在中间感应带上，当感应不到光影或位于最外侧感应带时，表明转子向外偏移了，需要向内调整，位于最内侧感应带时，则表明转子向内偏移了。
请参阅图3，其中，定位桶5与定位板8之间分别安装有第一磁石10和第二磁石11，且第一磁石10和第二磁石11表现为相斥，通过无接触的斥力使定位桶5保持在相对于轴向的原位，同时定位桶5随内连接罩2的旋转也不糊产生摩擦力。
请参阅图4，其中，径向感应光源3有环形分布的激光灯组成，确保射线的集中，提高感应的灵敏度，定位板8对应于激光的位置设有折射镜12，折射镜12为弧形面，且随着激光向外偏离折射变大，在转子偏离时，朝外的一侧在折射镜12作用下，放大偏离，使其脱离感应带范围，提高感应的灵敏度。
本发明的工作原理及工作流程：
转子在平衡位置工作时，轴向感应光源4照向遮挡环9产生的投影落在轴向感应圈72的内感应带和中部感应带上，径向感应光源3照射的光线落在外感应圈73上，当转子发生轴向偏移时，向内偏移时，投影变小，向外偏移时，投影变大，通过判断投影落在轴向感应圈72的情况判断轴向偏移的方向，当发生径向偏离时，偏离方向的一侧朝外偏，光线落到外感应圈73外部，请参阅图5，通过圆心到没有光线的中点连线确定偏离方向，通过失去光线的面积或弧长确定偏离大小。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种磁悬浮轴承的偏移传感器，包括与轴承定子固定连接的外罩(1)和与转子端部固定连接的内连接罩(2)，其特征在于：所述内连接罩(2)的端部设有径向感应光源(3)和轴向感应光源(4)，所述轴向感应光源(4)设于内连接罩(2)的轴线处，所述径向感应光源(3)呈环状分布，所述外罩(1)的端部内壁设有与径向感应光源(3)和轴向感应光源(4)对应的光感应器(7)，所述轴向感应光源(4)的外围设有装配槽(6)，所述内连接罩(2)通过装配槽(6)活动连接有定位桶(5)，所述外罩(1)的内壁设有限制定位桶(5)轴向移动的定位板(8)，所述定位桶(5)的内壁设有遮挡环(9)。
2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮轴承的偏移传感器，其特征在于：所述光感应器(7)包括用于感应径向感应光源(3)偏离的内感应圈(71)和外感应圈(73)以及感应轴向感应光源(4)投影缩放情况的轴向感应圈(72)。
3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮轴承的偏移传感器，其特征在于：所述轴向感应圈(72)设于定位桶(5)的端部，所述轴向感应圈(72)包括三层感应带，且最内侧的感应带的内径小于遮挡环(9)被投影的最小光影，位于平衡位置时，遮挡环(9)的投影落在中间感应带上。
4.根据权利要求1所述的一种磁悬浮轴承的偏移传感器，其特征在于：所述定位桶(5)与定位板(8)之间分别安装有第一磁石(10)和第二磁石(11)，且第一磁石(10)和第二磁石(11)表现为相斥。
5.根据权利要求1所述的一种磁悬浮轴承的偏移传感器，其特征在于：所述径向感应光源(3)有环形分布的激光灯组成，所述定位板(8)对应于激光的位置设有折射镜(12)。
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