[发明专利]一种磁悬浮电机转子伸长量估算装置及方法

权利要求书

1.一种磁悬浮电机转子伸长量估算装置，其特征在于，包括：第一电感式位移检测装置，用于检测轴端的轴向位移量；第二电感式位移检测装置，用于检测非轴端的轴向位移量；轴向位移产生装置，用于控制转子产生向轴端或非轴端的轴向位移；自适应滤波器，以所述第一电感式位移检测装置和第二电感式位移检测装置检测到的实时输出作为输入，产生精确非轴端的实时轴向位移量和轴端的实时轴向位移量；PID调节器，以所述第一电感式位移检测装置和第二电感式位移检测装置的检测到的极限值作为参考量，以所述自适应滤波器的非轴端的实时轴向位移量作为转子悬浮PID控制的反馈量，计算得到转子位移平衡控制量，其中，所述极限值是指在所述转子冷态情况下，所述转子吸引至轴端极限位置和吸引至非轴端极限位置时，所述第一电感式位移检测装置和第二电感式位移检测装置检测到的值；伸长量计算装置，用于在转子轴向稳定悬浮后，根据所述精确轴端的实时轴向位移量确定出转子当前伸长量。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮电机转子伸长量估算装置，其特征在于，还包括温度计算装置，用于根据所述转子当前伸长量和转子材料温度系数计算转子的温度。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮电机转子伸长量估算装置，其特征在于，所述第一电感式位移检测装置包括第一电感式感应线圈和轴端位移检测磁材料；所述第一电感式感应线圈安装在所述转子的轴端；所述轴端位移检测磁材料位于所述第一电感式感应线圈正下方的转子外表面。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮电机转子伸长量估算装置，其特征在于，所述第二电感式位移检测装置包括第二电感式感应线圈和非轴端位移检测磁材料；所述第二电感式感应线圈安装在所述转子的非轴端；所述非轴端位移检测磁材料位于所述第二电感式感应线圈正下方的转子外表面。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮电机转子伸长量估算装置，其特征在于，所述轴向位移产生装置包括推力盘和推力盘激励线圈，所述推力盘安装在所述转子的非轴端，所述推力盘激励线圈安装在所述推力盘的两侧。

6.一种磁悬浮电机转子伸长量估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在转子冷态情况下，使得转子分别吸引至轴端极限位置和非轴端极限位置，并检测得到轴端的轴向极限位移量和非轴端的轴向极限位移量

(2)根据所述轴端的轴向极限位移量和非轴端的轴向极限位移量计算轴向位移控制参考量

(3)转子进入正常工作状态，测得轴端的实时轴向位移量d_zL和非轴端的实时轴向位移量d_zR；

(4)将所述轴端的实时轴向位移量d_zL和非轴端的实时轴向位移量d_zR通过进行数字信号处理得到精确非轴端的实时轴向位移量d_zRp和精确轴端的实时轴向位移量d_zLp；

(5)将所述轴向位移控制参考量作为PID控制的参考量，将精确非轴端的实时轴向位移量d_zRp作为转子悬浮PID控制的反馈量，得到转子位移平衡控制量，根据所述转子位移平衡控制量对转子进行控制，使得转子控制在非轴端轴向位移控制量的位置，实现轴向稳定悬浮；

(6)根据此时的精确轴端的实时轴向位移量d_zLp确定出转子当前伸长量d_E。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮电机转子伸长量估算方法，其特征在于，还包括步骤(7)：根据所述转子当前伸长量d_E和转子材料温度系数K_rt计算转子的温度T_r。

8.根据权利要求6所述的磁悬浮电机转子伸长量估算方法，其特征在于，所述步骤(2)中通过计算轴向位移控制参考量

9.根据权利要求7所述的磁悬浮电机转子伸长量估算方法，其特征在于，所述步骤(7)中通过T_r＝K_rt*(d_E-d_E0)+T₀计算转子的温度T_r，其中，T₀为转子悬浮前初态温度，d_E0为转子悬浮前初态温度下膨胀量。