[发明专利]一种五自由度转子轴向位移自传感磁悬浮轴承

权利要求书

1.一种五自由度转子轴向位移自传感磁悬浮轴承，其特征在于，包括：磁悬浮轴承、电涡流传感器组、位移检测调理模块，

所述电涡流传感器组，用于采集所述磁悬浮轴承的转子轴向位移信号；所述电涡流传感器组包括转子上端的电涡流传感器对和转子下端的电涡流传感器对，所述转子上端的电涡流传感器对用于采集转子上端的径向位移、轴向位移；所述转子下端的电涡流传感器对用于采集转子下端的径向位移、轴向位移；

所述位移检测调理模块，用于对所述转子轴向位移信号进行调节获得最终轴向位移信号，所述位移检测调理模块包括变频调幅电路、第一求和运算电路、差分运算电路、位移信号调理电路，所述变频调幅电路、所述第一求和运算电路、所述差分运算电路、所述位移信号调理电路依次连接，所述第一求和运算电路根据公式(12)-(13)对所述转子上端的轴向位移和所述转子下端的轴向位移分别进行求和并取平均值，消除径向耦合干扰量,

其中，H1、H2为所述转子上端的电涡流传感器采集的转子上端的轴向位移，H₃、H₄为所述转子下端的电涡流传感器采集的转子下端的轴向位移，H_上为转子上端的轴向位移，H_下为转子下端的轴向位移，β_G为转子坐标系与固定坐标系之间的夹角，ΔΓ为温漂误差，h为准确轴向位移；

其中，所述磁悬浮轴承为五自由度轴承。

2.根据权利要求1所述的五自由度转子轴向位移自传感磁悬浮轴承，其特征在于：所述变频调幅电路包括电容三点式振荡电路、峰值检波电路、放大及偏置调节电路，所述电容三点式振荡电路、所述峰值检波电路、所述放大及偏置调节电路依次连接，所述电容三点式振荡电路与所述电涡流传感器组连接，所述放大及偏置调节电路与所述第一求和运算电路连接。

3.根据权利要求1所述的五自由度转子轴向位移自传感磁悬浮轴承，其特征在于：所述位移信号调理电路包括电压跟随器、第二求和运算电路、调幅电路和二阶低通滤波器。

4.根据权利要求1所述的五自由度转子轴向位移自传感磁悬浮轴承，其特征在于：所述转子上端的电涡流传感器对采集的所述转子上端的轴向位移H1、H2如式(10)所示：

式中，h为准确轴向位移，β_G为转子坐标系与固定坐标系之间的夹角，ΔΓ为温漂误差，x_I为平动位移，ε为径向干扰量的幅值，Ω为转子的转速，t为时间，χ为径向耦合干扰量的初始相角；

所述转子下端的电涡流传感器采集的所述转子下端的轴向位移H3、H4如式(11)所示：

式中，h为准确轴向位移，β_G为转子坐标系与固定坐标系之间的夹角，ΔΓ为温漂误差，x_I为平动位移，ε为径向干扰量的幅值，Ω为转子的转速，t为时间，χ为径向耦合干扰量的初始相角。

5.根据权利要求1或2所述的五自由度转子轴向位移自传感磁悬浮轴承，其特征在于：所述差分运算电路根据式(14)消除温漂误差获得转子的准确轴向位移h，

式中，α为转子的偏转角度，H为上下端轴向传感器位移测得值的差值求平均，β_G为转子坐标系与固定坐标系之间的夹角，H_上为转子上端的轴向位移，H_下为转子下端的轴向位移，h为准确轴向位移。

6.根据权利要求1所述的五自由度转子轴向位移自传感磁悬浮轴承，其特征在于：所述位移信号调理电路对所述准确轴向位移h的电压信号进行调整幅值和偏置。