CN210664550U - 一种磁浮轴承传感器动态调试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种磁浮轴承传感器动态调试装置，包括轴承模拟件，所述轴承模拟件模拟磁浮轴承的运动，用于磁浮轴承检测的待调试的传感器布设于轴承模拟件的周围检测轴承模拟件的运动，所述用于磁浮轴承检测的待调试的传感器包括用于检测径向位移的第一传感器、用于检测转速的第二传感器和用于检测轴向位移的第三传感器。本实用新型的磁浮轴承传感器动态调试装置具有快捷高效、可同时对多个传感器进行调试、真实反映动态位移情况、自动化程度高和数据准确等优点。

Description

一种磁浮轴承传感器动态调试装置

技术领域

本实用新型涉及磁浮轴承传感器领域，尤其涉及一种磁浮轴承传感器动态调试装置。

背景技术

磁浮轴承是利用电磁场力将转子悬浮于空间，使转子和定子之间没有任何机械接触的一种新型高性能轴承，它具有无机械摩擦、能耗低、噪音小、寿命长及无污染等诸多优点。磁浮轴承传感器是磁浮轴承系统的关键组成部分之一，传感器的性能直接影响到转子的位移控制精度及最高转速。

现有的磁浮轴承一般在定子圆环的水平和竖直方向上各装2只位移传感器，转子的轴向装1只位移传感器，以作为磁浮轴承系统的位移信号检测部分。但现有的磁浮轴承的每个传感器是单个进行调试检测的，不能同时对5只位移传感器进行调试和检测，并且调试和检测过程是在静态位移检测台上进行的，不能真实反映磁浮轴承旋转工作时的动态位移情况，因此现有的传感器的动态性能以及用作差分控制时的差分信号并不准确。此外，传感器在静态位移标定装置上进行调试标定时需人工输入计算，容易产生误差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是，针对现有技术存在的问题，提供一种快捷高效、可同时对多个传感器进行调试、真实反映动态位移情况、自动化程度高和数据准确的磁浮轴承传感器动态调试装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种磁浮轴承传感器动态调试装置，包括轴承模拟件，所述轴承模拟件模拟磁浮轴承的运动，用于磁浮轴承检测的待调试的传感器布设于轴承模拟件的周围检测轴承模拟件的运动，所述用于磁浮轴承检测的待调试的传感器包括用于检测径向位移的第一传感器、用于检测转速的第二传感器和用于检测轴向位移的第三传感器。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述动态调试装置还包括基座和驱动件，所述驱动件固定于基座上，所述轴承模拟件包括定子环和椭圆转盘，椭圆转盘有间隙的套设在定子环的内部，二者在驱动件的驱动下相对转动；多个第一传感器布设在定子环上，端部朝向椭圆转盘的侧面。

所述定子环固定在驱动件的外壳上；椭圆转盘与驱动件一端的输出轴固定连接，在驱动件的驱动下模拟磁浮轴承的转子在定子环内部转动。

所述第一传感器为四个，四个第一传感器沿定子环周向均匀布设。

所述轴承模拟件上还设有通孔，所述基座上设有第一支座，所述第一支座上固定有所述第二传感器，所述第二传感器的端部朝向通孔的轴向，且位于通孔所在的圆周上。

所述轴承模拟件还包括转速盘，所述转速盘固定连接在驱动件的另一端的输出轴上，并与椭圆转盘同轴且同步转动，转速盘的盘面上设有所述通孔。

所述转速盘的盘面上还设有一凹槽，所述凹槽沿转速盘的径向布设于转速盘的对称中心上；所述基座上还设有第二支座，所述第二支座上固定有所述第三传感器，所述第三传感器的端部朝向转速盘的盘面，所述第三传感器的端部与转速盘对称中心的距离大于凹槽宽度的一半，小于凹槽长度的一半。

所述动态调试装置还包括数据处理装置，所述数据处理装置包括接收模块和调试模块，所述接收模块包括为各传感器提供高频激励和信号处理的调理器，所述调理器内布置有六通道以上的信号调理板，每个传感器与调理器通过高频接头联接，其数据分别传入信号调理板的各通道中。

所述调试模块包括数模/模数转换模块和显示存储模块，所述调理器处理后的信号输入数模/模数转换模块中，数模/模数转换模块将调理器的信号进行数字转换后输入显示存储模块中进行显示、存储、对比计算和调试。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型提供了一种磁浮轴承传感器动态调试装置，包括轴承模拟件，轴承模拟件用于模拟磁浮轴承的运动，在进行检测和调试时，将用于磁浮轴承检测的待调试的传感器布设于轴承模拟件的周围来检测轴承模拟件的运动，用于磁浮轴承检测的待调试的传感器包括用于检测径向位移的第一传感器、用于检测转速的第二传感器和用于检测轴向位移的第三传感器。本实用新型的动态调试装置中轴承模拟件的转速、径向位移和轴向位移值可以由操作人员进行设置，方便确定对比的标准值，有利于获取传感器的实际误差，能够更准确的把握传感器的调试方向；其模拟真实磁浮轴承的运动，可以提供动态的检测对象，丰富了传感器的调试方式，经过这种调试可以进一步提高传感器的精准度。

附图说明

图1是本实用新型的磁浮轴承传感器动态调试装置的结构示意图；

图2是第二传感器和第三传感器在转速盘上的投影位置示意图。

图例说明：1、轴承模拟件；11、定子环；12、椭圆转盘；13、转速盘；131、通孔；132、凹槽；2、基座；21、第一支座；22、第二支座；3、驱动件；4、第一传感器；5、第二传感器；6、第三传感器。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文实用新型做更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体实施例。

实施例：

如图1所示，本实施例的磁浮轴承传感器动态调试装置，包括轴承模拟件1，轴承模拟件1模拟磁浮轴承的运动，用于磁浮轴承检测的待调试的传感器布设于轴承模拟件1的周围检测轴承模拟件1的运动，用于磁浮轴承检测的待调试的传感器包括用于检测径向位移的第一传感器4、用于检测转速的第二传感器5和用于检测轴向位移的第三传感器6。本实施例的动态调试装置中轴承模拟件1的转速、径向位移和轴向位移值可以由操作人员进行设置，方便确定对比的标准值，有利于获取传感器的实际误差，能够更准确的把握传感器的调试方向；其模拟真实磁浮轴承的运动，可以提供动态的检测对象，丰富了传感器的调试方式，经过这种调试可以进一步提高传感器的精准度。

本实施例中，动态调试装置还包括基座2和驱动件3，驱动件3固定于基座2上，轴承模拟件1包括定子环11和椭圆转盘12，椭圆转盘12有间隙的套设在定子环11的内部，二者在驱动件3的驱动下相对转动；多个第一传感器4布设在定子环11上，端部朝向椭圆转盘 12的侧面，其电缆信号线都从3点钟位置引出。

在进行工作时，第一传感器4对与实际轴承类似的轴承模拟件1进行检测可以更真实的反映轴承旋转工作时传感器的动态检测过程，以便于获取更为准确的动态性能以及用作差分控制时的差分信号。椭圆转盘12由于具备长短轴长度不同这一特性，在相对旋转过程中其侧面与定子环11的距离会产生变化，且这种变化具有周期性，第一传感器4就该周期性距离差进行数据获取，根据第一传感器4发送的数据与实际数据进行对比即可得到第一传感器4是否满足精确度要求，并且还可以根据其发送的数据变化的周期性频率判断其灵敏度是否满足要求，还可以通过对比后的差值对第一传感器4进行标定和调试。本实施例中，椭圆转盘12 短轴长为40mm或为磁浮轴承的转子直径，长轴比短轴长1.2mm，椭圆转盘12的厚度一般为 20mm或为两倍第一传感器4探头直径。

本实施例中，定子环11固定在驱动件3的外壳上；椭圆转盘12与驱动件3一端的输出轴固定连接，在驱动件3的驱动下模拟磁浮轴承的转子在定子环11内部转动，以更贴近实际轴承的转动过程。第一传感器4为四个，四个第一传感器4沿定子环11周向均匀布设，保证上下左右各个方位均被完整、充分的覆盖，进一步减小了因设备本身问题产生的检测误差。

本实施例中，如图1和图2所示，轴承模拟件1上还设有通孔131，基座2上设有第一支座21，第一支座21上固定有第二传感器5，第二传感器5的端部朝向通孔131的轴向，且位于通孔131所在的圆周上。

在进行工作时，第二传感器5通过该通孔131来测定轴承模拟件1的转速；同样的，根据第二传感器5发送的转速数据与轴承模拟件1的实际转速对比就可以得到第二传感器5是否满足精确度要求，以及可以根据差值确定如何对第二传感器5进行调试。此外，本装置通过记录的第一传感器4获取数据图像的周期性频率，可以计算出转速来对第二传感器5进行校准，二者相互印证进一步减小检测误差。

本实施例中，轴承模拟件1还包括转速盘13，转速盘13固定连接在驱动件3的另一端的输出轴上，并与椭圆转盘12同轴且同步转动，转速盘13的盘面上设有通孔131。转速盘13与椭圆转盘12对称设置，能使整个装置在驱动件3转动时保持高度平稳性，振动更小，还能避免第一传感器4与第二传感器5间的干扰。本实施例中，转速盘13上设有以其对称中心相互对称的两个孔径≥Ф8的通孔131，在其他实施方式中，也可以视传感器情况设置通孔131的个数和孔径，在此不做赘述。

本实施例中，如图2所示，转速盘13的盘面上还设有一凹槽132，凹槽132沿转速盘13 的径向布设于转速盘13的对称中心上；基座2上还设有第二支座22，第二支座22上固定有第三传感器6，第三传感器6的端部朝向转速盘13的盘面，第三传感器6的端部与转速盘13对称中心的距离大于凹槽132宽度的一半，小于凹槽132长度的一半。

这种设置方式使转速盘13转动时，凹槽132可以周期性的经过第三传感器6的检测端部，使第三传感器6可以检测得到变化的数据，同样的，根据第三传感器6发送的数据与凹槽132 的实际深度对比就可以得到第三传感器6是否满足精确度要求，以及可以根据差值确定如何对第三传感器6进行调试。此外，本装置可以通过记录的第三传感器6获取数据图像的周期性频率，对第一传感器4和第二传感器5进行校准，三者相互印证进一步减小检测误差。本实施例中，凹槽132的槽深不小于1mm，宽度为2倍通孔131孔径。

本实施例中，为了保证数据更加精确，安装时使椭圆转盘12的长轴与两通孔131的连线平行，转速盘13与椭圆转盘12均采用磁浮轴承转子材料制成，所选驱动件3为高转速微小跳动的调速电机。为了减轻重量，基座2为铝合金材料。根据所选调速电机大小，基座2尺寸一般不小于450×280×15mm。

本实施例中，动态调试装置还包括数据处理装置，数据处理装置包括接收模块和调试模块，调试模块将接收模块接收的各传感器的数据与轴承模拟件1的各预设值进行对比，并根据对比结果的差值和方向对各传感器的设定值进行调试。例如，轴承模拟件1的预设值中，椭圆转盘12的长轴与第一传感器4的检测端间距为1.2mm，长短轴差值为1.2mm，某第一传感器4检测得到数据图像的波峰为2.0mm，波谷为1.4mm，则对比结果中其差值为0.2mm，方向为偏高，对该第一传感器4的设定值的调试方式则为调低0.2mm。在其他实施方式中，也可以采用其他调试方法，并不限于本实施例举出的示例。

本实施例中，接收模块包括为各传感器提供高频激励和信号处理的调理器，调理器内布置有六通道以上的信号调理板，每个传感器与调理器通过高频接头联接，其数据分别传入信号调理板的各通道中，使各个传感器的数据能够一同进行调试和检测，使调试过程快捷高效，并且各个传感器的数据之间可以进行参照，以进一步提高数据准确度。

本实施例中，数据处理装置还包括数模/模数转换模块和显示存储模块，调理器处理后的信号输入数模/模数转换模块中，数模/模数转换模块将调理器的信号进行数字转换后输入显示存储模块中进行显示、存储和计算。数模/模数转换模块和显示存储模块可以分别采用单片机和PC机，利用最新的微处理器和数据处理技术，能同时对多个传感器采集和计算，判断传感器是否合格，为不合格的传感器调整参数提供依据，以及提高调试检测效率。

本实施例中，单片机的处理器是STM32F407,有多路内置采集通道，配有UART转USB接口，通过UART转USB接口将处理后的数据送给PC机。单片机软件采用KEILMDKfor ARM环境下编写，软件功能按模块化编制，有利于后续的维护及修改升级；PC机软件采用 Labv编写。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种磁浮轴承传感器动态调试装置，其特征在于：包括轴承模拟件(1)，所述轴承模拟件(1)模拟磁浮轴承的运动，用于磁浮轴承检测的待调试的传感器布设于轴承模拟件(1)的周围检测轴承模拟件(1)的运动，所述用于磁浮轴承检测的待调试的传感器包括用于检测径向位移的第一传感器(4)、用于检测转速的第二传感器(5)和用于检测轴向位移的第三传感器(6)。

2.根据权利要求1所述的磁浮轴承传感器动态调试装置，其特征在于：所述动态调试装置还包括基座(2)和驱动件(3)，所述驱动件(3)固定于基座(2)上，所述轴承模拟件(1)包括定子环(11)和椭圆转盘(12)，椭圆转盘(12)有间隙的套设在定子环(11)的内部，二者在驱动件(3)的驱动下相对转动；多个第一传感器(4)布设在定子环(11)上，端部朝向椭圆转盘(12)的侧面。

3.根据权利要求2所述的磁浮轴承传感器动态调试装置，其特征在于：所述定子环(11)固定在驱动件(3)的外壳上；椭圆转盘(12)与驱动件(3)一端的输出轴固定连接，在驱动件(3)的驱动下模拟磁浮轴承的转子在定子环(11)内部转动。

4.根据权利要求2所述的磁浮轴承传感器动态调试装置，其特征在于：所述第一传感器(4)为四个，四个第一传感器(4)沿定子环(11)周向均匀布设。

5.根据权利要求3所述的磁浮轴承传感器动态调试装置，其特征在于：所述轴承模拟件(1)上还设有通孔(131)，所述基座(2)上设有第一支座(21)，所述第一支座(21)上固定有所述第二传感器(5)，所述第二传感器(5)的端部朝向通孔(131)的轴向，且位于通孔(131)所在的圆周上。

6.根据权利要求5所述的磁浮轴承传感器动态调试装置，其特征在于：所述轴承模拟件(1)还包括转速盘(13)，所述转速盘(13)固定连接在驱动件(3)的另一端的输出轴上，并与椭圆转盘(12)同轴且同步转动，转速盘(13)的盘面上设有所述通孔(131)。

7.根据权利要求6所述的磁浮轴承传感器动态调试装置，其特征在于：所述转速盘(13)的盘面上还设有一凹槽(132)，所述凹槽(132)沿转速盘(13)的径向布设于转速盘(13)的对称中心上；所述基座(2)上还设有第二支座(22)，所述第二支座(22)上固定有所述第三传感器(6)，所述第三传感器(6)的端部朝向转速盘(13)的盘面，所述第三传感器(6)的端部与转速盘(13)对称中心的距离大于凹槽(132)宽度的一半，小于凹槽(132)长度的一半。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的磁浮轴承传感器动态调试装置，其特征在于：所述动态调试装置还包括数据处理装置，所述数据处理装置包括接收模块和调试模块，所述接收模块包括为各传感器提供高频激励和信号处理的调理器，所述调理器内布置有六通道以上的信号调理板，每个传感器与调理器通过高频接头联接，其数据分别传入信号调理板的各通道中。

9.根据权利要求8所述的磁浮轴承传感器动态调试装置，其特征在于：所述调试模块包括数模/模数转换模块和显示存储模块，所述调理器处理后的信号输入数模/模数转换模块中，数模/模数转换模块将调理器的信号进行数字转换后输入显示存储模块中进行显示、存储、对比计算和调试。

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