[实用新型]一种用于确定轴的轴向位置的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于确定轴的轴向位置的装置。

背景技术

德国专利DE4213507A1公开了一种装置，其无接触地测量转动体轴的轴向。该装置由一个转动体与弱磁材料组成的齿轮刚性连接而成，在转动体周期性地轴向转动时它的边缘会在磁场传感器以及邻近位置上的磁体间往复移动。当上述磁性材料的边缘经过磁场传感器时，磁场传感器便产生脉冲列，其占空比与轴的位置线性相关，与温度无关。

这种属于现有技术的装置有个缺点，即需要最小转速，生产带有成型的边的齿轮成本过高并且与普通齿轮相比需要磁场传感器非常精确的定位。另外，可以通过在轴承上轴的轴线倾斜来模拟明显的轴向运动。

在欧洲专利EP0716241 A1中描述的磁悬浮轴的轴向确定装置中也存在上述提到的缺点。此处尽管有两个传感器在轴向上互相隔开使用，虽然这方面来说是个优点，但是随着温度上升在调节轴承上轴的位置时要考虑到轴的膨胀。如果两个传感器相互离得越远，那么效果就越好。但同时由于倾斜，随着两个传感器的距离越大，产生的误差便会增大。

此外用2个传感器单元来检测轴的径向定位的构造属于现有技术（德国专利DE4215381 A1），至少各由一对正好互相相反的传感器组成。从这对传感器的输出测得差分信号，在轴的中间位置数值为“零”。为了增加冗余度，给每个测量方向安排了两对传感器，从它们的差分信号通过可切换输入的加法器中得出平均值。这种属于现有技术的装置有个缺点，就是需要大量传感器费用大成本高。

带有轴向行程吸收器的转子组件属于现有技术（德国专利DE 69701964T2）。这种属于现有技术的装置基础在于，传感器仅在轴的“轴环”一侧，这样输出信号是非线性的。按照属于现有技术的装置，只能检查出路径改变，完全测出位置是不可能的。

实用新型内容

本实用新型基本的技术问题是要提供确定轴的轴向位置的传感器装置，需要简单、结实、低成本的机械结构以及具有良好的线性。 

本实用新型提出一种用于确定轴的轴向位置的装置，包括两个传感器单元，每一个传感器单元至少有一根螺线管。传感器单元，也就是螺线管，与轴同轴并且在轴向上与轴产生相应位移，这意味着螺线管是相互间隔着的。轴上或轴里至少有一个圆环或圆盘和/或至少有个凹槽，其中该圆环或槽至少部分位于螺线管之间或是插入其中。

本实用新型提出一种确定轴的轴向位置的装置，其特征在于轴（1）上或轴（1）内有一个导电或导磁材料构成的圆环（2），至少有两个与轴（1）同轴的传感器单元，所述传感器单元各由至少一个螺线管（3,4）组成，所述圆环（2）至少部分位于螺线管（3,4）之间，在轴（1）的轴向上与轴（1）相互移位，并通过计算装置来处理传感器单元的信号。

本实用新型还提出一种确定轴的轴向位置的装置，其特征在于轴（1）至少有一个槽（8），有两个与轴（1）同轴的传感器单元，所述传感器单元各由至少一个螺线管（3,4）组成，所述槽（8）的槽底至少部分位于螺线管（3,4）之间，在轴（10）的轴向与轴（1）相互位移，并通过计算装置来处理传感器单元的信号。

其中，所述圆环（2）或槽（8）的边缘（6,9）与螺线管（3,4）之间在轴的轴向上有一个空隙。

其中，所述圆环（2）或槽（8）的边缘（6,9）位于螺线管（3,4）涵盖的空间（7）。

其中，所述圆环（2）或槽（8）的边缘（6,9）位于螺线管（3,4）间的空隙之外，也在螺线管（3,4）涵盖的空间之外。

其中，所述螺线管（3,4）有若干线圈。

其中，所述圆环（2）或槽（8）位于轴（1）的末端（5）。

其中，幅值和相位相同的正弦电流流过这两个线圈。也可选择由两个线圈和两个欧姆电阻形成的桥接电路并由正弦电压供电。电压降差作为有效信号运用。

圆环或槽在电气上形成了一个短路绕组。当圆环（圆盘）或槽处于中间时，那么两个电感率相同（差分电压为零）。随着轴向接近线圈时，由于反向电感，电感率会减小而其他线圈的电感率会相应增加。对于线圈的影响是非线性的，但是通过差分计算得到一个线性的有效信号。

对于在很大的路径范围上具有良好线性的轴向磁轴承来说，本实用新型描述了一个构造简单、成本低的差分路径传感器。它是用来测量轴的轴向位置。该传感器不仅适用于扩展空着的轴端部，也适用于安装在沿着轴的任何一个轴向位置。

本实用新型通过改变轴向上的轴的电气和/或磁性特性从而实现在沿着共同的线圈轴，轴倾斜时两个线圈互相相反的电感率变化，因此通过差分计算可以得到一个线性传感器信号。

下面是一个符合本实用新型的装置的例子：