CN116576764B - 转轴的轴向位移检测装置、方法及磁轴承系统 - Google Patents

转轴的轴向位移检测装置、方法及磁轴承系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116576764B
CN116576764B CN202310819265.3A CN202310819265A CN116576764B CN 116576764 B CN116576764 B CN 116576764B CN 202310819265 A CN202310819265 A CN 202310819265A CN 116576764 B CN116576764 B CN 116576764B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
module
sensor
rotating shaft
axial displacement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202310819265.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116576764A (zh
Inventor
陈雨琴
孙建东
石飞虎
邓哲浩
耿长文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Runa Smart Equipment Co Ltd
Original Assignee
Runa Smart Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Runa Smart Equipment Co Ltd filed Critical Runa Smart Equipment Co Ltd
Priority to CN202310819265.3A priority Critical patent/CN116576764B/zh
Publication of CN116576764A publication Critical patent/CN116576764A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116576764B publication Critical patent/CN116576764B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0444Details of devices to control the actuation of the electromagnets
    • F16C32/0446Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/38Positive-feedback circuit arrangements without negative feedback
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/68Combinations of amplifiers, e.g. multi-channel amplifiers for stereophonics
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

本发明提出了一种转轴的轴向位移检测装置、方法和磁轴承系统,其中转轴的轴向位移检测装置包括采集转轴的第一信号的第一检测模块和采集第二信号的第二检测模块,第一信号与转轴位移和温度漂移信号相关,第二信号与温度漂移信号相关;第一检测模块和第二检测模块的信号输出端连接逻辑运算模块的信号输入端,逻辑运算模块对第一信号和第二信号进行调理运算以将第一信号中的温度漂移信号去除获得最终的轴向位移信号。本发明针对磁轴承的测量,既能消除径向位移变化的影响,又消除温漂参数的影响,将多个影响测量磁轴承结果的变量整定消除,从而使得最终轴向测量的结果更加精准、可靠。

Description

转轴的轴向位移检测装置、方法及磁轴承系统
技术领域
本发明属于磁悬浮技术领域,尤其涉及一种转轴的轴向位移检测装置、方法及磁轴承系统。
背景技术
磁轴承是一种利用可控的非接触电磁力将转子稳定悬浮于空间某一位置,使转子与定子之间无机械接触的机电一体化产品。转子在悬浮过程中由于受到干扰会产生振动信号,为了实现精确稳定控制需要采用非接触式传感器来检测转子(转轴)的位移。无接触式电涡流传感器以其精度高、频带宽的优点广泛应用于磁悬浮系统中的位移检测,但是电涡流传感器受到温度影响时输出信号会产生温度漂移,因此转轴的轴向位移检测受环境温度影响很大。
发明内容
本发明提供的一种转轴的轴向位移检测装置、方法及磁轴承系统,利用轴向位移径向检测装置,以便解决对转轴的轴向位移进行检测时受温度影响大的问题。
本发明的一个方面提供了一种转轴的轴向位移检测装置,包括用于采集转轴的第一信号的第一检测模块和用于采集第二信号的第二检测模块,所述第一信号与转轴位移和温度漂移信号相关,所述第二信号与温度漂移信号相关;所述第一检测模块和所述第二检测模块的信号输出端连接逻辑运算模块的信号输入端,所述逻辑运算模块用于对所述第一信号和第二信号进行调理运算以将所述第一信号中的温度漂移信号去除获得最终的轴向位移信号。
进一步地,所述转轴上加工有台阶面,所述第一检测模块包括第一传感器和第二传感器,所述第一传感器和所述第二传感器垂直于转轴的台阶面安装。
进一步地,所述第一传感器和所述第二传感器到转轴的距离之和为定值。
进一步地,所述第一传感器和所述第二传感器分别安装于套接在转轴外侧的圆环的某一直径的两端。
进一步地,所述第二检测模块包括第三传感器,所述第三传感器安装在转轴的轴线方向上,所述第三传感器到转轴的距离大于预设的距离阈值,以使所述第三传感器与转轴不产生感应信号。
进一步地,所述逻辑运算模块包括第一差分调理模块、第二差分调理模块和加和模块,所述第一差分调理模块用于对所述第一传感器和所述第二检测模块的输出信号执行求差运算,所述第二差分调理模块用于对所述第二传感器和所述第二检测模块的输出信号执行求差运算,所述加和模块用于对所述第一差分调理模块和所述第二差分调理模块的输出信号执行求和运算。
进一步地,第一差分调理模块和所述第二差分调理模块的结构相同,包括第一运算放大器,所述第一运算放大器的正相输入端连接第一电阻后作为第一差分调理模块或第二差分调理模块的正相输入端,所述第一运算放大器的负相输入端连接第二电阻后作为第一差分调理模块或第二差分调理模块的负相输入端,所述第一运算放大器的正相输入端与所述第一运算放大器的输出端并联第三电阻,所述第一运算放大器的负相输入端通过第四电阻接地,所述第一运算放大器的输出端连接第五电阻后作为所述第一差分调理模块或第二差分调理模块的信号输出端。
进一步地,所述加和模块包括第二运算放大器,所述第二运算放大器的正向输入端作为所述加和模块的信号输入端,所述第二运算放大器的正向输入端连接第六电阻后接地,所述第二运算放大器的负向输入端和输出端并联有第七电阻,所述第七电阻和所述第二运算放大器的连接节点连接第八电阻后接地,所述第二运算放大器的输出端作为所述加和模块的信号输出端。
本发明的另一方面,提供了一种应用上述转轴的轴向位移检测装置的转轴的轴向位移检测方法,所述方法包括:
获取转轴的轴向位移检测装置中第一检测模块输出的第一信号以及第二检测模块的输出的第二信号;
根据第一信号与转轴位移和温度漂移信号的关系、第二信号与温度漂移信号的关系,对所述第一信号和第二信号进行调理运算以将所述第一信号中的温度漂移信号去除获得最终的轴向位移信号。
进一步地,所述第一信号与转轴位移和温度漂移信号的关系:
(8)
(9)
式中,为第一检测模块中第一传感器的输出信号,/>为第一检测模块中第二传感器的输出信号,d 1第一传感器与转轴之间的距离,d 2为第二传感器与转轴之间的距离, />为常数,/> 为温度漂移参数。
进一步地,所述第二信号与温度漂移信号的关系表示为:
(11)
式中,为第二检测模块的输出信号,/>为常数。
进一步地,所述逻辑运算模块对所述第一信号和第二信号进行调理运算包括:
通过逻辑运算模块中的第一差分调理模块对所述第一传感器和所述第二检测模块的输出信号执行求差运算:
(12)
通过逻辑运算模块中的第二差分调理模块对所述第二传感器和所述第二检测模块的输出信号执行求差运算:
(13)
通过逻辑运算模块中的加和模块对所述第一差分调理模块和所述第二差分调理模块的输出信号执行求和运算:
(14)
式中,转轴最终的轴向位移信号。
本发明的另一方面,提供了一种磁轴承系统,包括磁轴承和如上述转轴的轴向位移检测装置。
本发明提供的一种转轴的轴向位移检测装置、方法和磁轴承系统,其中转轴的轴向位移检测装置包括用于采集转轴的第一信号的第一检测模块和用于采集第二信号的第二检测模块,所述第一信号与转轴位移和温度漂移信号相关,所述第二信号与温度漂移信号相关;所述第一检测模块和所述第二检测模块的信号输出端连接逻辑运算模块的信号输入端,所述逻辑运算模块用于对所述第一信号和第二信号进行调理运算以将所述第一信号中的温度漂移信号去除获得最终的轴向位移信号。本发明消除了环境温度对于转轴轴向位移检测的影响,提高了转轴的轴向位移检测精度。本发明针对磁轴承的测量,既能消除径向向位移变化的影响,又消除温漂参数的影响,将多个影响测量磁轴承结果的变量整定消除,从而使得最终轴向测量的结果更加精准、可靠。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1为本发明实施例提供的一种转轴的轴向位移检测装置的结构框图;
图2为本发明实施例提供的一种转轴的轴向位移检测装置的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的第一传感器和第二传感器的位置关系示意图;
图4为本发明实施例提供的逻辑运算模块的电路图;
图5为本发明实施例提供的一种转轴的轴向位移检测方法的流程图;
图中标记说明:
1、第一检测模块;2、第二检测模块;3、逻辑运算模块;4、转轴;5磁悬浮控制系统;
11、第一传感器;12、第二传感器;21、第三传感器;31、第一差分调理模块;32、第二差分调理模块;33、加和模块。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图1为本发明实施例提供的一种转轴的轴向位移检测装置的结构框图,如图1所示,本发明提供的轴向位移检测装置包括用于采集转轴4的第一信号的第一检测模块1和用于采集第二信号的第二检测模块2,第一信号与转轴4位移和温度漂移信号相关,第二信号与温度漂移信号相关;第一检测模块1和第二检测模块2的信号输出端连接逻辑运算模块3的信号输入端,逻辑运算模块3用于对第一信号和第二信号进行调理运算以将第一信号中的温度漂移信号去除获得最终的轴向位移信号,得到结果,从而轴向位移精准检测。
本发明采用第二检测模块2对第一检测模块1的温度漂移信号进行检测,并通过逻辑运算模块3获取最终的轴向位移信号,有效避免了温度漂移对转轴4的轴向位移检测的影响,提高了检测精度。
进一步地,本发明实施例的转轴的轴向位移检测装置的具体结构如图2所示,其中第一检测模块1包括第一传感器11和第二传感器12,第一传感器11和第二传感器12垂直于转轴4的台阶面安装。第一传感器11和第二传感器12的中心线和台阶面的端面齐平设置,且第一传感器11和第二传感器12对称设置在转轴4的径向两侧,且第一传感器11和第二传感器12的中心点之间的连接线经过转轴4的中心且和转轴4的直径重合。
需要说明的是,在测量转轴4的轴向位移时,在转轴4上加工有一个台阶面,第一传感器11和第二传感器12垂直于该台阶面安装。第一传感器11和第二传感器12具体为电涡流传感器,当转轴4发生轴向移动时,电涡流传感器线圈的有效检测面积发生变化使灵敏度也发生相应的变化,从而改变传感器的输出,可基于此原理检测转轴4在x方向(轴向)上的位移。此外,由于转轴4在z方向(径向方向)也可能存在位移,因此电涡流传感器的输出信号的表达式为:
(1)
式中为电涡流传感器在z方向的位移检测灵敏度mv/um,d为被测导体z方向的位移(相当于电涡流传感器在z方向距离被测导体的距离),/>为电涡流传感器在x方向的位移检测灵敏度mv/um,x为被测导体在x方向的位移(相当于台阶面在轴向方向的位移即转轴4的轴向位移),/>为常数。
其中和/>并不是定值,/>会随着位移x的变化而变化,/>会随着位移d的变化而变化。具体为:
(2)
(3)
式中为/>与位移x之间的系数,/>为/>与位移d之间的系数,/>和/>为常数。
将公式(2)和公式(3)代入到公式(1)中,可得出电涡流传感器的输出信号的表达式为:
(4)
由公式(4)可知,当采用单个电涡流传感器检测转轴4的轴向位移时,需保证电涡流传感器距离转轴4的距离d保持不变。为了消除位移d对检测结果的影响,必须对位移x和位移d进行解耦。因此本发明实施例的第一检测模块1包括第一传感器11和第二传感器12来获取转轴4的轴向位移信号。
如图2、图3所示,第一传感器11与转轴4之间的距离为d 1,第二传感器12与转轴4之间的距离为d 2,第一传感器11和第二传感器12的输出信号可以表示为:
(5)
(6)
式中为第一传感器11的输出信号,/>为第二传感器12的输出信号,对第一传感器11和第二传感器12的输出信号求和可以获得:
(7)
由公式(7)可知,只要确保第一传感器11和第二传感器12到转轴的距离之和为定值,便可以通过第一传感器11和第二传感器12对转轴4的轴向位移进行检测。因此在本发明实施例中,第一传感器11和第二传感器12到转轴4的距离之和始终为定值。其中的优选方式为第一传感器11和第二传感器12分别安装于套接在转轴4外侧的圆环的某一直径的两端。由于圆环和转轴4的直径不变,不会受到外界转动影响,圆环的中心点即使相对于转轴4中心点存在同心度偏差,导致单独的/>参数变化,但是,/>之和始终为定值(如图3所示)。此外,需要说明的是第一传感器11和第二传感器12的安装还应该保证台阶面不会随着转轴4的轴向位移超出传感器的检测范围。
需要说明的是,转轴4在运行过程中会出现升温发热的现象,这将导致电涡流传感器的输出信号产生温度漂移,即输出信号中包含温度漂移信号,此时第一传感器11和第二传感器12的输出信号为:
(8)
(9)
其中为温度漂移参数,对应的对第一传感器11和第二传感器12的输出信号求和后的输出信号为:
(10)
为了消除温度漂移对轴向位移检测的影响,本发明实施例设置第二检测模块2用于采集第一检测模块1的温度漂移信号,第二检测模块2包括第三传感器21,第三传感器21安装在转轴4的轴线方向上。即第三传感器21作为参考检测模块用于测量第一检测模块1的温度漂移信号,因此第三传感器21到转轴4的距离应大于预设的距离阈值,以使第三传感器21与转轴4不产生感应信号。
需要说明的是,为了避免第一传感器11、第二传感器12和第三传感器21之间产生信号干扰,避免第一传感器11、第二传感器12和第三传感器21的安装距离以感应信号不受干扰为最小距离。此外,此时第三传感器21的输出信号为:
(11)
由于第三传感器21处于对转轴4不产生感应信号的距离处,公式(11)中的可以认定为定值,具体取值可在实际应用中测量或计算获得,因此可以认为第三传感器21可以作为参考探头仅用于检测第一传感器11和第二传感器12的温度漂移信号。并通过逻辑运算模块3对检测第一传感器11、第二传感器12和第三传感器21的输出信号进行调理运算。
首先,由第一传感器11、第二传感器12和第三传感器21的输出信号的计算公式可知,第一传感器11和第三传感器21的输出信号进行求差运算,便可以消除温度漂移的影响:
(12)
同理,对第二传感器12和第三传感器21的输出信号进行求差运算,便可以消除温度漂移的影响:
(13)
再对公式(12)和公式(13)进行求和运算可以获得:
(14)
因此,本发明实施例的逻辑运算模块3包括第一差分调理模块31、第二差分调理模块32和加和模块33,第一差分调理模块31用于对第一传感器11和第三传感器21(第二检测模块2)的输出信号执行求差运算,第二差分调理模块32用于对第二传感器12和第三传感器21(第二检测模块2)的输出信号执行求差运算,加和模块33用于对第一差分调理模块31和第二差分调理模块32的输出信号执行求和运算。可见,本发明针对磁轴承的测量,既能消除z方向位移变化(单个参数变化)的影响,又消除温漂/>参数的影响,将多个影响测量磁轴承结果的变量整定消除,从而使得最终轴向测量的结果更加精准、可靠。
进一步地,第一差分调理模块31的输出信号为/>,第二差分调理模块32的输出信号/>为/>,加和模块33的输出信号即为/>。此时只要保证第一传感器11和第二传感器12距离转轴4的距离之后为定值,便可以消除温度漂移对转轴4的轴向位移检测的影响。
图4为本发明实施例提供的逻辑运算模块3的电路图,由图4可知,第一差分调理模块31和第二差分调理模块32结构相同,包括第一运算放大器A1,第一运算放大器A1的正相输入端连接第一电阻R1后作为第一差分调理模块31或第二差分调理模块32的正相输入端,第一运算放大器A1的负相输入端连接第二电阻R2后作为第一差分调理模块31或第二差分调理模块32的负相输入端,第一运算放大器A1的正相输入端与第一运算放大器A1的输出端并联第三电阻R3,第一运算放大器A1的负相输入端通过第四电阻R4接地,第一运算放大器A1的输出端连接第五电阻R5后作为所示第一差分调理模块31或第二差分调理模块32的信号输出端。
需要说明的是,本发明实施例中可以第一传感器11和第二传感器21分别输入第一差分调理模块31和第二差分调理模块32的正向输入端,第三传感器21则输入第一差分调理模块31和第二差分调理模块32的负向输入端。也可以第一传感器11和第二传感器12分别输入第一差分调理模块31和第二差分调理模块32的负向输入端,第三传感器21则输入第一差分调理模块31和第二差分调理模块32的正向输入端。只要保证温度漂移信号被消除即可。
进一步地,加和模块33包括第二运算放大器A2,第二运算放大器A2的正向输入端作为加和模块33的信号输入端,第二运算放大器A2的正向输入端连接第六电阻R6后接地,第二运算放大器A2的负向输入端和输出端并联有第七电阻R7,第七电阻R7和第二运算放大器A2的连接节点连接第八电阻R8后接地,第二运算放大器A2的输出端作为加和模块33的信号输出端。进一步地通过获取加和模块33的输出信号便可以计算得出转轴4的轴向位移x
本发明实施例的转轴4的轴向位移检测装置将输出信号输入磁悬浮控制系统5,以供磁悬浮控制系统5计算获得转轴4的轴向位移,进一步对磁悬浮系统作出进一步地控制部署。本发明实施例提供的转轴4的轴向位移检测装置其结构简单,逻辑运算清晰,能够有效消除温度漂移对轴向位移测量的影响。
本发明的另一方面,还提供了一种应用于上述转轴4的轴向位移检测装置的对转轴4的轴向位移进行检测的方法,如图5所示,本发明实施例提供的一种转轴的轴向位移检测方法包括如下步骤:
S1、获取转轴4的轴向位移检测装置中第一检测模块1输出的第一信号以及第二检测模块2的输出的第二信号;
S2、根据第一信号与转轴4位移和温度漂移信号的关系、第二信号与温度漂移信号的关系,对所述第一信号和第二信号进行调理运算以将所述第一信号中的温度漂移信号去除获得最终的轴向位移信号。
进一步地,第一信号与转轴4位移和温度漂移信号的关系:
(8)
(9)
式中,为第一检测模块1中第一传感器的输出信号,/>为第二检测模块1中第二传感器的输出信号,d 1为第一传感器11与转轴4之间的距离,d 2为第二传感器12与转轴4之间的距离,/> />为常数,/> 为温度漂移参数。
进一步地,第二信号与温度漂移信号的关系表示为:
(11)
式中,为第二检测模块的输出信号,/>为常数。
进一步地,逻辑运算模块对所述第一信号和第二信号进行调理运算包括:
通过逻辑运算模块中的第一差分调理模块对所述第一传感器11和所述第二检测模块的输出信号执行求差运算:
(12)
通过逻辑运算模块中的第二差分调理模块对所述第二传感器12和所述第二检测模块的输出信号执行求差运算:
(13)
通过逻辑运算模块中的加和模块对所述第一差分调理模块和所述第二差分调理模块的输出信号执行求和运算:
(14)
式中,转轴最终的轴向位移信号。
本发明实施例中,在获得转轴4的轴向位移信号后根据公式(14)中/> /> />参数的取值计算获得转轴4的轴向位移x
进一步地,在获得转轴4的轴向位移之后,本发明实施例的磁悬浮控制系统5便可以通过转轴4的轴向位移作出进一步的控制部署,以提高控制精度。
对于方法实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本发明实施例,某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施例,所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
本发明的另一方面,还提供了一种磁轴承系统包括磁轴承和上述实施例的转轴的轴向位移检测装置。
本发明提供的一种转轴的轴向位移检测装置、方法和磁轴承系统,其中转轴4的轴向位移检测装置包括用于采集转轴4的第一信号的第一检测模块1和用于采集第二信号的第二检测模块2,第一信号与转轴4位移和温度漂移信号相关,第二信号与温度漂移信号相关;第一检测模块1和第二检测模块2的信号输出端连接逻辑运算模块的信号输入端,逻辑运算模块用于对第一信号和第二信号进行调理运算以将第一信号中的温度漂移信号去除获得最终的轴向位移信号。本发明针对磁轴承的测量,既能消除径向位移变化的影响,又消除温漂参数的影响,将多个影响测量磁轴承结果的变量整定消除,从而使得最终轴向测量的结果更加精准、可靠。
本领域的技术人员能够理解,尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种转轴的轴向位移检测装置,其特征在于,包括用于采集转轴的第一信号的第一检测模块和用于采集第二信号的第二检测模块,所述第一信号与转轴位移和温度漂移信号相关,所述第二信号与温度漂移信号相关;
所述第一检测模块和所述第二检测模块的信号输出端连接逻辑运算模块的信号输入端,所述逻辑运算模块用于对所述第一信号和第二信号进行调理运算以将所述第一信号中的温度漂移信号去除获得最终的轴向位移信号;所述第一检测模块包括第一传感器和第二传感器,所述逻辑运算模块包括第一差分调理模块、第二差分调理模块和加和模块,所述第一差分调理模块用于对所述第一传感器和所述第二检测模块的输出信号执行求差运算,所述第二差分调理模块用于对所述第二传感器和所述第二检测模块的输出信号执行求差运算,所述加和模块用于对所述第一差分调理模块和所述第二差分调理模块的输出信号执行求和运算。
2.根据权利要求1所述的转轴的轴向位移检测装置,其特征在于,所述转轴上加工有台阶面,所述第一传感器和所述第二传感器垂直于转轴的台阶面安装。
3.根据权利要求2所述的转轴的轴向位移检测装置,其特征在于,所述第一传感器和所述第二传感器到转轴的距离之和为定值。
4.根据权利要求2或3所述的转轴的轴向位移检测装置,其特征在于,所述第一传感器和所述第二传感器分别安装于套接在转轴外侧的圆环的某一直径的两端。
5.根据权利要求2所述的转轴的轴向位移检测装置,其特征在于,所述第二检测模块包括第三传感器,所述第三传感器安装在转轴的轴线方向上,所述第三传感器到转轴的距离大于预设的距离阈值,以使所述第三传感器与转轴不产生感应信号。
6.根据权利要求1所述的转轴的轴向位移检测装置,其特征在于,第一差分调理模块和所述第二差分调理模块的结构相同,包括第一运算放大器,所述第一运算放大器的正相输入端连接第一电阻后作为第一差分调理模块或第二差分调理模块的正相输入端,所述第一运算放大器的负相输入端连接第二电阻后作为第一差分调理模块或第二差分调理模块的负相输入端,所述第一运算放大器的正相输入端与所述第一运算放大器的输出端并联第三电阻,所述第一运算放大器的负相输入端通过第四电阻接地,所述第一运算放大器的输出端连接第五电阻后作为所述第一差分调理模块或第二差分调理模块的信号输出端。
7.根据权利要求1所述的转轴的轴向位移检测装置,其特征在于,所述加和模块包括第二运算放大器,所述第二运算放大器的正向输入端作为所述加和模块的信号输入端,所述第二运算放大器的正向输入端连接第六电阻后接地,所述第二运算放大器的负向输入端和输出端并联有第七电阻,所述第七电阻和所述第二运算放大器的连接节点连接第八电阻后接地,所述第二运算放大器的输出端作为所述加和模块的信号输出端。
8.一种应用权利要求1-7任一项所述的转轴的轴向位移检测装置的转轴的轴向位移检测方法,其特征在于,所述方法包括:
获取转轴的轴向位移检测装置中第一检测模块输出的第一信号以及第二检测模块的输出的第二信号;
根据第一信号与转轴位移和温度漂移信号的关系、第二信号与温度漂移信号的关系,对所述第一信号和第二信号进行调理运算以将所述第一信号中的温度漂移信号去除获得最终的轴向位移信号。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述第一信号与转轴位移和温度漂移信号的关系:
(8)
(9)
式中,为第一检测模块中第一传感器的输出信号,/>为第一检测模块中第二传感器的输出信号,d 1第一传感器与转轴之间的距离,d 2为第二传感器与转轴之间的距离,为常数, />为温度漂移参数。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述第二信号与温度漂移信号的关系表示为:
(11)
式中,为第二检测模块的输出信号,/>为常数。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述逻辑运算模块对所述第一信号和第二信号进行调理运算包括:
通过逻辑运算模块中的第一差分调理模块对所述第一传感器和所述第二检测模块的输出信号执行求差运算:
(12)
通过逻辑运算模块中的第二差分调理模块对所述第二传感器和所述第二检测模块的输出信号执行求差运算:
(13)
通过逻辑运算模块中的加和模块对所述第一差分调理模块和所述第二差分调理模块的输出信号执行求和运算:
(14)
式中,转轴最终的轴向位移信号。
12.一种磁轴承系统,其特征在于,包括磁轴承和如权利要求1-7任一项所述的转轴的轴向位移检测装置。
CN202310819265.3A 2023-07-06 2023-07-06 转轴的轴向位移检测装置、方法及磁轴承系统 Active CN116576764B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310819265.3A CN116576764B (zh) 2023-07-06 2023-07-06 转轴的轴向位移检测装置、方法及磁轴承系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310819265.3A CN116576764B (zh) 2023-07-06 2023-07-06 转轴的轴向位移检测装置、方法及磁轴承系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116576764A CN116576764A (zh) 2023-08-11
CN116576764B true CN116576764B (zh) 2023-09-29

Family

ID=87545558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310819265.3A Active CN116576764B (zh) 2023-07-06 2023-07-06 转轴的轴向位移检测装置、方法及磁轴承系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116576764B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07103233A (ja) * 1993-10-01 1995-04-18 Yaskawa Electric Corp スラスト磁気軸受の制御装置及び方法
CN1818539A (zh) * 2006-03-17 2006-08-16 清华大学 一种同步测量转动轴径向和轴向位移的方法及其传感器
JP2009156677A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Jtekt Corp センサ付き転がり軸受装置
CN102151341A (zh) * 2011-05-18 2011-08-17 济南磁能科技有限公司 一种磁悬浮人工心脏泵
WO2017084604A1 (zh) * 2015-11-18 2017-05-26 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 轴向位移的检测方法、装置及系统
CN113833757A (zh) * 2021-09-23 2021-12-24 北京航空航天大学 一种五自由度转子轴向位移自传感磁悬浮轴承
CN114483635A (zh) * 2022-01-26 2022-05-13 广东美的暖通设备有限公司 磁轴承系统、压缩机和空调器
CN114513095A (zh) * 2022-01-06 2022-05-17 广东美的暖通设备有限公司 电机组件、压缩机和空气调节设备
CN217159565U (zh) * 2022-02-28 2022-08-09 宁波众杰来同科技有限公司 一种磁悬浮永磁转子位置及角度检测系统
CN116358469A (zh) * 2023-03-10 2023-06-30 潍柴动力股份有限公司 一种发动机曲轴轴向位移测试方法及装置、电子设备

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07103233A (ja) * 1993-10-01 1995-04-18 Yaskawa Electric Corp スラスト磁気軸受の制御装置及び方法
CN1818539A (zh) * 2006-03-17 2006-08-16 清华大学 一种同步测量转动轴径向和轴向位移的方法及其传感器
JP2009156677A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Jtekt Corp センサ付き転がり軸受装置
CN102151341A (zh) * 2011-05-18 2011-08-17 济南磁能科技有限公司 一种磁悬浮人工心脏泵
WO2017084604A1 (zh) * 2015-11-18 2017-05-26 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 轴向位移的检测方法、装置及系统
CN113833757A (zh) * 2021-09-23 2021-12-24 北京航空航天大学 一种五自由度转子轴向位移自传感磁悬浮轴承
CN114513095A (zh) * 2022-01-06 2022-05-17 广东美的暖通设备有限公司 电机组件、压缩机和空气调节设备
CN114483635A (zh) * 2022-01-26 2022-05-13 广东美的暖通设备有限公司 磁轴承系统、压缩机和空调器
CN217159565U (zh) * 2022-02-28 2022-08-09 宁波众杰来同科技有限公司 一种磁悬浮永磁转子位置及角度检测系统
CN116358469A (zh) * 2023-03-10 2023-06-30 潍柴动力股份有限公司 一种发动机曲轴轴向位移测试方法及装置、电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN116576764A (zh) 2023-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112186976B (zh) 一种无轴承磁悬浮电机转子径向位置检测装置及控制方法
JPS6168501A (ja) 溶量的測定装置
CN217159565U (zh) 一种磁悬浮永磁转子位置及角度检测系统
Kumar et al. Improved capacitive sensor for combined angular and linear displacement sensing
CN113833757B (zh) 一种五自由度转子轴向位移自传感磁悬浮轴承
CN101359893B (zh) 测量永磁同步电机转子角位置的方法
Wang et al. Optimized differential self-inductance displacement sensor for magnetic bearings: Design, analysis and experiment
CN110018330B (zh) 基于调整结构补偿参数的硅微谐振式加速度计温度补偿算法
CN102252592A (zh) 一种人工心脏泵转子轴向位移测量装置及其测量方法
JP2017150861A (ja) 回転角度検出装置
CN116576764B (zh) 转轴的轴向位移检测装置、方法及磁轴承系统
Wang et al. Analysis and experiment of self-differential eddy-current sensor for high-speed magnetic suspension electric machine
CN101382561A (zh) 一种微小型涡轮喷气发动机的转速测量装置
CN110849255B (zh) 一种位移传感器
CN114483635A (zh) 磁轴承系统、压缩机和空调器
JP5249279B2 (ja) 位置センサ
CN111102913A (zh) 电机定子和转子间距变化的在线检测系统
CN113865473B (zh) 一种磁悬浮电机系统及其转子位移检测装置和方法
JPH11148819A (ja) モータの軸受摩耗監視装置における軸方向ゼロ点調整方法及びその装置
Slatter et al. Magnetoresistive sensors for the condition monitoring of high-frequency spindles
CN114659438B (zh) 一种差动式位移传感器检测装置及检测方法
JP7408200B1 (ja) レゾルバ信号検出回路及びその検出方法
CN112284230B (zh) 位移检测装置、位移监控方法及压缩机
CN104515492A (zh) 用于测量旋转的转子的扩径的方法
CN113899917A (zh) 超低频伺服式振动加速度传感器及加速度测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Axial displacement detection device, method and magnetic bearing system for rotating shaft

Granted publication date: 20230929

Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Hefei Luyang Branch

Pledgor: RUNA SMART EQUIPMENT Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980010725

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right