[实用新型]一种基于激光位移传感器的轴向磁悬浮轴承系统

说明书

本实用新型提供一种基于激光位移传感器的轴向磁悬浮轴承系统，涉及磁悬浮电机技术领域。本系统磁轴承转子、磁轴承定子、电磁铁、止推轴承、推力盘、四个激光位移传感器、滤波电路、控制器、功率放大器，磁轴承转子上设有推力盘，推力盘两侧各设有两个电磁铁，控制器向同侧的电磁铁输入一样大小的电流，位移传感器采用激光位移传感器。本实用新型采用推力盘两侧各设有两个电磁铁的设计能够提高磁悬浮轴承的承载力，同时采用激光唯一传感器能够精确测量磁轴承转子推力盘位移信息，抑制谐波控制电流的产生。

技术领域

本实用新型涉及磁悬浮电机技术领域，尤其涉及一种基于激光位移传感器的轴向磁悬浮轴承系统。

背景技术

磁悬浮轴承是一种转子与定子之间没有机械接触的高性能轴承，与传统滚珠轴承相比，磁悬浮轴承利用磁力作用将转子悬浮于空间，定转子之间不存在机械接触，转子可达到很高转速。具有寿命长、无润滑等优点，特别适合高速、真空、超净等特殊环境。

磁悬浮轴承的承载力，跟电磁铁的几何尺寸、磁极安排、槽形状、铁芯材料的导磁特性及线圈参数等有关。在大型压缩机上的磁悬浮轴承所需承载力较大，在最大电流限制下，为了提高磁悬浮轴承的承载能力，如果选择增加磁轴承转子推力盘两侧电磁铁线圈匝数会加重线圈温升，同时更容易出现磁饱和现象。

位移传感器在轴向磁悬浮轴承系统中用于测量磁轴承转子推力盘位移信息。由于加工精度有限，磁轴承转子推力盘被检测面上电特性或者磁特性不一致，传统电涡流位移传感器由于自身的工作原理容易受到这种电特性或者磁特性的影响，检测信号中含有同频及倍频噪声，这就是电涡流位移传感器谐波。电涡流位移传感器谐波会导致位移传感器无法精确采集磁轴承转子推力盘位移信息，同时会引发谐波控制电流。一般情况下，电涡流位移传感器谐波所产生的谐波控制电流会导致安装在磁轴承定子上的电磁铁产生谐波振动力，对磁轴承转子的悬浮产生不利影响，进而导致磁悬浮轴承系统运行不稳定。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种基于激光位移传感器的轴向磁悬浮轴承系统，针对大型磁悬浮轴承需要较大的承载力，电涡流位移传感器容易受到磁轴承转子推力盘表面电特性和磁特性的影响而无法精确采集磁轴承转子位移信息以及电涡流位移传感器会引发谐波控制电流的问题。在磁轴承转子推力盘两侧各设计两个电磁铁，在不增大控制电流的情况下提高轴向磁悬浮轴承的承载力；同时将传统电涡流位移传感器替换为激光位移传感器。为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下的技术方案：

一种基于激光位移传感器的轴向磁悬浮轴承系统，包括磁轴承转子、磁轴承定子、电磁铁、止推轴承、推力盘、激光位移传感器、滤波电路、控制器、功率放大器。

所述电磁铁一共有四个，电磁铁的控制绕组安装于磁轴承定子的铁芯上，磁轴承转子推力盘两侧各有两个电磁铁，磁轴承转子推力盘同侧的两个电磁铁上的控制绕组缠绕方式相同，同侧的两个电磁铁中的控制绕组由控制器控制，所述控制器输入端与滤波电路的输出端相连，控制器输出端与功率放大器输入端相连，磁轴承转子推力盘同侧的两个电磁铁中间是磁轴承定子，其中磁轴承定子材料是用软磁材料制作的。两个电磁铁之间的间距大小根据轴承大小及轴向磁悬浮轴承系统所承受的承载力调整。

所述止推轴承安装在磁轴承定子上，所述推力盘安装在磁轴承转子上，其中推力盘与磁轴承转子转轴连接部分是呈阶梯结构，推力盘与止推轴承组成轴向磁悬浮轴承的轴向保护装置，止推轴承与推力盘底部的阶梯结构两面正对；

止推轴承和磁轴承转子推力盘相对面中心点之间的距离小于磁轴承定子与推力盘顶部之间的距离。

磁轴承转子的转轴从止推轴承中心穿过，止推轴承与磁轴承转子的转轴共轴。