CN212137486U - 一种磁悬浮发电机转速监测及控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种磁悬浮发电机转速监测及控制装置，包括设置在磁悬浮发电机上的转速监测单元和转速控制单元；所述转速监测单元与磁悬浮发电机的转子连接；所述转速监测单元连接转速控制单元。本实用新型所述的一种磁悬浮发电机转速监测及控制装置，磁悬浮发电机结构简化，高效节能；转速监测单元结构简单紧凑，可靠性高，转速控制单元不需要配备变频器也能完成发电机转速的简单控制，非常适用于处于试验阶段的发电机单机运行，降低试验的成本且能达到试验要求。

Description

一种磁悬浮发电机转速监测及控制装置

技术领域

本实用新型属于磁悬浮发电机领域，尤其是涉及一种磁悬浮发电机转速监测及控制装置。

背景技术

以往发电机转速较低，多为3000r/min以下，结构复杂，体积较大。磁悬浮发电机转子悬浮无机械摩擦可实现高速运转，本技术磁悬浮发电机额定转速可达30000r/min，根据转矩与功率及转速的关系：P＝T/9550(P为功率； T为转矩；n为转速)，当发电功率一定时，转速越高，所需转矩越小，发电机结构可简化，体积减小，提高发电机功率密度，此外发电机转子和原动机直连，取消传统变速箱，提高传动效率。此外以往发电机转速传感器多为光电式转速传感器、电涡流式转速传感器和磁电式转速传感器，需将转速探头径向安装，占用空间较大，可靠性差，本技术转速测量装置轴向安装，结构紧凑，安全可靠。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种磁悬浮发电机转速监测及控制装置。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种磁悬浮发电机转速监测及控制装置，包括设置在磁悬浮发电机上的转速监测单元和转速控制单元；

所述转速监测单元与磁悬浮发电机的转子连接；

所述转速监测单元包括圆柱形永磁体、高频计数霍尔开关；

所述转子上设有轴端盖部装，圆柱形永磁体安装于转子后端端部的轴端盖部装上；所述转速监测单元还包括用于安装高频计数霍尔开关的霍尔开关座，霍尔开关座固定静置；所述圆柱形永磁体的S极与高频计数霍尔开关相对；圆柱形永磁体和高频计数霍尔开关安装半径相同；

所述高频计数霍尔开关引出三根线，分别为正极线、负极线和信号线；所述正极线和负极线连接电源，信号线连接转速控制单元。

进一步的，所述控制单元为PLC控制系统包括CPU、高速脉冲计数模块、数字量信号输出模块、电磁阀门；

所述高速脉冲计数模块输入端连接信号线，输出端连接CPU；所述CPU 还连接数字量信号输出模块，数字量信号输出模块连接电磁阀门，所述电磁阀门用于控制磁悬浮发电机。

进一步的，所述霍尔开关座为圆柱型结构，顶部设有用于放置霍尔开关的第一安装槽，底部为圆形安装板；所述圆形安装板直径大于圆柱型结构直径。

进一步的，所述磁悬浮发电机设有用于固定霍尔开关座的固定组件；所述转速监测单元与磁悬浮发电机可拆卸连接。

进一步的，所述固定组件包括后端盖、后端轴向轴承定子、轴向传感器定子座；

所述后端轴向轴承定子置于后端盖内，与后端盖连接；所述轴向传感器定子座为底部开口的槽状结构，置于后端轴向轴承定子的环内；所述轴向传感器定子座顶部设有与霍尔开关座对应的安装孔，底部向外围延伸形成安装部，安装部与后端轴向轴承定子底部连接；

所述轴端盖部装置于后端轴向轴承定子的环内与霍尔开关座相邻；

所述后端盖与磁悬浮发电机连接。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

磁悬浮发电机结构简化，高效节能。转速监测装置结构简单紧凑，可靠性高，转速控制装置不需要配备变频器也能完成发电机转速的简单控制，非常适用于处于试验阶段的发电机单机运行，降低试验的成本且能达到试验要求。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的转速监测单元示意图；

图2为本实用新型实施例所述的转速控制单元示意图；

图3为本实用新型实施例所述的固定组件剖视图；

图4为本实用新型实施例所述的转速监测及控制装置示意图；

图5为本实用新型实施例所述的固定组件爆炸图；

图6为本实用新型实施例所述的后端轴向轴承定子与轴向传感器定子座部分爆炸图；

图7为本实用新型实施例所述的轴向传感器定子座与霍尔开关座部分爆炸图。

附图标记说明：

1、圆柱形永磁体；2、高频计数霍尔开关；3、轴端盖部装；4、霍尔开关座；5、转子；6、磁悬浮发电机；7、PLC控制系统；8、电磁阀门；9、轴向传感器定子座；10、后端轴向轴承定子；11、后端盖。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如附图1-7所示，磁悬浮发电机6用于试验时未并入电网单机运行状态，所发电能由刹车电阻消耗掉。在给定悬浮指令后通过控制器正常悬浮，通过电磁阀门8调整蒸汽进气量，蒸汽带动叶轮旋转，机械能转化为电能，发电机处于发电状态。进气量逐渐增大，转子5转速逐渐身高，发电机最高转速不能超过32000r/min，如果进蒸汽电磁阀门8调整不当，进蒸汽量过大，转子5转速超过最高转速，巨大离心力超过转子5零部件强度极限，导致转子5损坏，发电机不能继续运行。图1为转速监测单元，圆柱形永磁体1的S 极面对高频计数霍尔开关2，圆柱形永磁体1安装在转子5后端端部的轴端盖部装3上，轴端盖部装3固定在转子5上，所以转子5旋转时圆柱形永磁体1也以相同的转速旋转。高频计数霍尔开关2安装在霍尔开关座4上，保持固定静置状态，高频计数霍尔开关2引出三根线，分别为+、-和信号线。圆柱形永磁体1和高频计数霍尔开关2安装半径相同。图2为转速控制示意图，PLC控制系统7，包括CPU、高速脉冲计数模块和数字量信号输出模块，电磁阀门8。PLC控制系统7高速脉冲计数模块采集到转速信号经过运算并由输出模块输出信号到电磁阀门8，控制阀门的开关，从而控制发电机降速。所述PLC控制系统7采用SIMATIC S7-300系列。该系列PLC采用CPU 314 和数字信号输出模块SM322，CPU 314包含高速脉冲计数通道和逻辑运算， SM322模块可输出信号控制电磁阀。

图1中圆柱形永磁体1随着转子5旋转，高频计数霍尔开关2的正极线和负极线通12V电压，每当圆柱形永磁体1旋转到和高频计数霍尔开关2于同一水平位置时，高频计数霍尔开关2的信号线输出一个电压脉冲信号，所以转子5每转1圈，高频计数霍尔开关2信号线就有一个脉冲信号输出，转子5的转速通过高频计数霍尔开关2周期内输出的脉冲信号数计算。脉冲信号经过信号线由图2中PLC控制系统7的高速脉冲计数模块采集到，如果转子5转速超过最高转速32000r/min时，PLC控制系统7通过数字量信号输出模块输出信号控制电磁阀门8关闭，从而使磁悬浮发电机6转子5降速，避免发电机发生损害。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种磁悬浮发电机转速监测及控制装置，其特征在于：包括设置在磁悬浮发电机(6)上的转速监测单元和转速控制单元；

所述转速监测单元与磁悬浮发电机(6)的转子(5)连接；

所述转速监测单元包括圆柱形永磁体(1)、高频计数霍尔开关(2)；

所述转子(5)上设有轴端盖部装(3)，圆柱形永磁体(1)安装于转子(5)后端端部的轴端盖部装(3)上；所述转速监测单元还包括用于安装高频计数霍尔开关(2)的霍尔开关座(4)，霍尔开关座(4)固定静置；所述圆柱形永磁体(1)的S极与高频计数霍尔开关(2)相对；圆柱形永磁体(1)和高频计数霍尔开关(2)安装半径相同；

所述高频计数霍尔开关(2)引出三根线，分别为正极线、负极线和信号线；所述正极线和负极线连接电源，信号线连接转速控制单元。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮发电机转速监测及控制装置，其特征在于：所述控制单元为PLC控制系统(7)包括CPU、高速脉冲计数模块、数字量信号输出模块、电磁阀门(8)；

所述高速脉冲计数模块输入端连接信号线，输出端连接CPU；所述CPU还连接数字量信号输出模块，数字量信号输出模块连接电磁阀门(8)；所述电磁阀门(8)用于控制磁悬浮发电机(6)。

3.根据权利要求1所述的一种磁悬浮发电机转速监测及控制装置，其特征在于：所述霍尔开关座(4)为圆柱型结构，顶部设有用于放置霍尔开关的第一安装槽，底部为圆形安装板；所述圆形安装板直径大于圆柱型结构直径。

4.根据权利要求3所述的一种磁悬浮发电机转速监测及控制装置，其特征在于：所述磁悬浮发电机(6)设有用于固定霍尔开关座(4)的固定组件；所述转速监测单元与磁悬浮发电机(6)可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的一种磁悬浮发电机转速监测及控制装置，其特征在于：所述固定组件包括后端盖(11)、后端轴向轴承定子(10)、轴向传感器定子座(9)；

所述后端轴向轴承定子(10)置于后端盖(11)内，与后端盖(11)连接；所述轴向传感器定子座(9)为底部开口的槽状结构，置于后端轴向轴承定子(10)的环内；所述轴向传感器定子座(9)顶部设有与霍尔开关座(4)对应的安装孔，底部向外围延伸形成安装部，安装部与后端轴向轴承定子(10)底部连接；

所述轴端盖部装(3)置于后端轴向轴承定子(10)的环内与霍尔开关座(4)相邻；

所述后端盖(11)与磁悬浮发电机(6)连接。

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