CN2117588U - 平板电容式位移传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种在强磁场下进行正常工 作的位移测量技术，涉及大中型水轮发电机定，转子 空气间隙的静、动态测量和其它类似环境条件下的位 移测量技术。该平板电容式位移传感器由基板、屏蔽 极板、中间绝缘层、工作极板、保护环和覆盖层组成， 各层极板全部集成在用绝缘材料制成的基板上，成为 厚度仅为几毫米、体积小、重量轻，适形性好的传感 器，可以很方便地贴敷在被测物体上。是一种较理想 的测量物体相对位移或距离的器件。

Description

本实用新型属于在强磁场下进行正常工作的位移测量技术，涉及大中型水轮发电机定、转子空气间隙的静、动态测量和其它类似环境条件下的位移测量领域。

当前平板电容式位移传感器的应用尚在开拓阶段，已有实用的电容式位移传感器全都应用于一般环境条件，而在强磁场环境下物体位移的测量尚未实现，例如对水轮发电机定、转子间空气间隙（以下简称气隙）的测量。实用中的大中型水轮发电机转子绝对直径已超过10米以上，但气隙仅20毫米左右，气隙中磁密高达1.1T。电机安装定位和运行中气隙的测量是保证电机气隙均匀，防止电气，机械性能变坏的重要环节，然而至今国内尚无实用的测量方法和相应的测量传感器。长期以来，为保证电机定、转子同心、气隙均匀，水轮发电机在安装中气隙的静态测量是依靠较简单的楔形块人工塞入方式，用卡尺测量塞入楔形块厚度的方法间接测量的。这种机械的测量方法误差大，不能反映间隙带中部的真实数据，电机运转后，在离心力和磁拉力的作用下，由于大直径转子结构刚度变形的影响，动态下的气隙值显然是一个未知数了。

据国外资料报道，北美各国水轮发电机运行中曾多次发生因气隙减小而导致定、转子碰撞的事故，实用的气隙监测系统及传感器也正在开发与完善之中。

本实用新型的目的是要提供一种新型的平板电容式传感器，它能在强磁场环境条件下实现两个物体之间相对位移或距离的测量。

本实用新型实现上述目的的方法是设计一种能在强磁场环境条件下测量金属物体位移的平板电容式位移传感器，该传感器由基板，屏蔽极板，中间绝缘层、工作极板、保护环和复盖层组成，在用绝缘材料制成的基板上逐层敷设屏蔽极板、中间绝缘层、工作极板、保护环和复盖层。工作极板是由在宽度方向被分割成纵向竖条的敷铜层构成，纵向竖条数在4条以上，并在出线端连为一体，可抑制在强磁场下感应的电涡流，工作极板的厚度小于0.2毫米。在同一层内与工作极板的四周边缘等距离处设保护环，保护环亦为敷铜层并与工作极板等厚度，保护环的宽度为1～3毫米。在工作极板的背面（靠发电机定子侧与基板间敷有与工作极板厚度相等、形状、大小、材料相同的屏蔽极板，屏蔽极板与工作极板间设有中间绝缘层，其厚度在1.0毫米以内，两极板间构成稳定的层间电容，以完全消除定子铁心对传感器工作电容的影响。屏蔽极板的出线端与保护环的出线端有层间电气联接，可进一步防止杂散磁场对工作极板的电涡流影响。在工作极板的表面，即传感器正面（靠发电机转子侧）用绝缘材料复盖，形成复盖层，上述各层在热态下粘压成一表面平整，规则的适于在电机狭长气隙带内贴敷安装的传感器。

该平板电容式位移传感器可制成刚性结构，也可用适形材料制成柔性结构，紧紧贴敷在被测物体的表面。

本实用新型填补了国内在旋转电机气隙测量技术方面的空白，实现了水轮发电机或其它大型旋转电机气隙的在线监测，这种平板电容式位移传感器体积小，重量轻，适形性好，可以很方便地贴敷在被测量物体上，实现在一般环境条件下或强磁场下的物体相对位移或距离的测量，是一种较理想的测量位移的器件。

附图1为平板电容式位移传感器的横剖面图；

附图2为平板电容式位移传感器工作极板层的平面图；

附图3为平板电容式位移传感器屏蔽极板层的平面图。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例一：

一种在强磁场环境条件下测量大型水轮发电机气隙的平板电容式位移传感器，该传感器由基板1、屏蔽极板2、中间绝缘层3、工作极板4、保护环5和复盖层6组成。上述各层全部集成在2毫米厚的环氧玻璃布基板上，按屏蔽极板、中间绝缘层、工作极板和保护环、复盖层的顺序逐层敷设。工作极板由0.018毫米厚的敷铜层构成，在该板的宽度方向，用光刻和金属腐蚀的方法分割成6条纵向竖条，6条纵向竖条在出线端连为一体。在工作极板的四周敷设有宽度为2毫米的保护环，其材料和厚度与工作极板相同，保护环与工作极板外缘相距1毫米。在工作极板有背面（靠发电机定子侧）与基板间敷有与工作极板形状、大小，材料相同的屏蔽极板，厚度也为0.018毫米，两极板间设有用环氧树脂制成的厚度为0.5毫米的中间绝缘层，以构成稳定层间电容。保护环的出线端与屏蔽极板的出线端通过金属化孔作电联接，进一步防止杂散磁场对工作极板的电涡流影响。在工作极板的表面，即传感器正面（靠发电机转子侧）用阻焊剂复盖，形成复盖层。上述各层在热态下，粘压成一厚度仅为2.5毫米的平板式传感器。

实施例二：

平板电容式位移传感器的各种极板，若选用柔性的适形材料制做，则可制成柔性结构，适用于各种非平面型物体表面的位移测量。

Claims (4)

1、一种在强磁场环境条件下测量金属物体位移的平板电容式位移传感器，其特征在于它由基板、屏蔽极板、中间绝缘层、工作极板、保护环和复盖层组成；在用绝缘材料制成的基板上逐层敷设屏蔽极板、中间绝缘层、工作极板、保护环和复盖层；工作极板是由在宽度方向被分割成纵向竖条的敷铜层构成，纵向竖条在出线端连为一体；在同一层内，与工作极板四周边缘等距离处设有保护环，保护环亦为敷铜层并与工作极板等厚度；在工作极板与基板间敷有与工作极板厚度相等，形状、大小，材料相同的屏蔽极板，屏蔽极板与工作极板间设有中间绝缘层，屏蔽极板的出线端与保护环的出线端有层间电气联接；在工作极板表面用绝缘材料复盖，形成复盖层，上述各层在热态下粘、压成一整体。

2、根据权利要求1所述的平板电容式位移传感器，其特征在于工作极板在宽度方向被分割成4条以上的纵向竖条，其厚度小于0.2毫米。

3、根据权利要求1所述的平板电容式位移传感器，其特征在于中间绝缘层的厚度在1.0毫米以内。

4、根据权利要求1所述的平板电容式位移传感器，其特征在于保护环的宽度为1～3毫米。

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