本發(fā)明涉及磁懸浮領(lǐng)域，特別是涉及磁懸浮軸承懸浮中心位置檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

磁懸浮軸承的控制如圖4所示，給定一個(gè)參考位置，反饋軸的實(shí)時(shí)位置信息，經(jīng)位置控制器后得電流給定，該電流給定與軸實(shí)時(shí)電流反饋經(jīng)電流控制器使軸達(dá)到參考位置。磁懸浮軸承通過(guò)改變懸浮繞組的電流，從而改變磁軸承上各個(gè)方向的磁力，使軸實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定懸浮。為了軸能穩(wěn)定懸浮并旋轉(zhuǎn)，其穩(wěn)定懸浮的位置的選定是非常重要的，最理想的情況為懸浮位置即為電機(jī)定子的中心位置。

對(duì)于中心位置的檢測(cè)方法，傳統(tǒng)的方法為手動(dòng)檢測(cè)：如單給定某一方向一個(gè)固定大小的電流，將軸承吸在某個(gè)極限位置，此時(shí)的軸承位置記為P1，然后給另一個(gè)方向給定電流，此時(shí)的軸承位置記為P2，則在這個(gè)方向上，軸承的中心位置即為:P＝1/2(P1+P2)。

當(dāng)然也有自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)檢測(cè)無(wú)非是將手動(dòng)檢測(cè)的過(guò)程自動(dòng)化，如從一個(gè)極限位置過(guò)渡到另一個(gè)極限位置，其中檢測(cè)方法大多是基于電流控制的，但基于電流控制的中心位置檢測(cè)，無(wú)論是手動(dòng)的還是自動(dòng)的，在面對(duì)不同型號(hào)的軸承時(shí)，由于軸承重量的不同，在檢測(cè)位置時(shí)，需要手動(dòng)調(diào)節(jié)電流幅值的最大值，才能實(shí)現(xiàn)位置的準(zhǔn)確檢測(cè)。故而在實(shí)際應(yīng)用中，這種方法受具體軸承的型號(hào)的限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)在檢測(cè)軸承參考位置時(shí)需不同型號(hào)的軸承對(duì)應(yīng)不同的檢測(cè)電流的問(wèn)題，提供一種中心位置檢測(cè)不受具體軸承型號(hào)限制、能夠降低軸承損傷風(fēng)險(xiǎn)的磁懸浮軸承懸浮中心位置檢測(cè)方法。

一種磁懸浮軸承懸浮中心位置檢測(cè)方法，包括以下步驟：

于保護(hù)軸承內(nèi)壁之外設(shè)置若干給定參考位置，所述若干給定參考位置依次連接能夠形成閉合軌跡，所述保護(hù)軸承內(nèi)壁位于閉合軌跡內(nèi)部；依次以每個(gè)給定參考位置作為磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子軸的目標(biāo)位置，對(duì)磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子軸施加驅(qū)動(dòng)力使其在保護(hù)軸承內(nèi)壁中旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)至少一周；檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子軸在保護(hù)軸承內(nèi)壁中運(yùn)動(dòng)的實(shí)際位移；根據(jù)檢測(cè)的位移結(jié)果計(jì)算懸浮中心的位置。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子軸在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的實(shí)際位移的步驟中，檢測(cè)得到轉(zhuǎn)子軸在X方向上的最大位置坐標(biāo)和最小位置坐標(biāo)以及Y方向上的最大位置坐標(biāo)和最小位置坐標(biāo)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)檢測(cè)的位移結(jié)果計(jì)算懸浮中心的位置的步驟中，X方向上的最大位置坐標(biāo)和最小位置坐標(biāo)的中點(diǎn)與Y方向上的最大位置坐標(biāo)和最小位置坐標(biāo)的中點(diǎn)即為磁懸浮軸承懸浮中心位置。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子軸在保護(hù)軸承內(nèi)壁中運(yùn)動(dòng)的實(shí)際位移通過(guò)磁懸浮系統(tǒng)中的傳感器檢測(cè)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述傳感器設(shè)置有四個(gè)且沿磁懸浮軸承定子周向均勻設(shè)置。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)力為磁懸浮系統(tǒng)中的懸浮繞組產(chǎn)生的電磁力。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述懸浮繞組設(shè)置有四組且沿定子周向均勻分布。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述閉合軌跡的形狀為圓形。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述閉合軌跡與保護(hù)軸承內(nèi)壁同心。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述閉合軌跡的形狀為矩形或不規(guī)則形狀。

上述磁懸浮軸承懸浮中心位置檢測(cè)方法，更換不同型號(hào)的軸承時(shí)，無(wú)需手動(dòng)改變檢測(cè)電流，只要將若干給定參考位置設(shè)置于保護(hù)軸承內(nèi)壁之外且沿順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛞来巫鳛檗D(zhuǎn)子軸的目標(biāo)位置，便會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力使其圍繞保護(hù)軸承內(nèi)壁繞轉(zhuǎn)，進(jìn)而檢測(cè)轉(zhuǎn)子軸實(shí)際位移以求出中心位置。該檢測(cè)方法可解決所有型號(hào)的軸承位置的檢測(cè)，并且在檢測(cè)過(guò)程中轉(zhuǎn)子軸不會(huì)發(fā)生位移的突變，大大降低了軸承損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

參考位置依次連接形成的閉合軌跡只要位于保護(hù)軸承內(nèi)壁之外，具體軌跡不受限制，可以為圓形、矩形或不規(guī)則形狀，任意形狀均可滿足位置檢測(cè)要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明磁懸浮軸承懸浮中心位置檢測(cè)方法中給定參考位置的閉合軌跡為圓形的示意圖；

圖2為本發(fā)明磁懸浮軸承懸浮中心位置檢測(cè)方法中給定參考位置的圓形閉合軌跡與保護(hù)軸承同心的示意圖；

圖3為本發(fā)明磁懸浮軸承懸浮中心位置檢測(cè)方法中給定參考位置的閉合軌跡為矩形的示意圖；

圖4為磁懸浮軸承的控制圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，磁懸浮軸承包括轉(zhuǎn)子軸110和保護(hù)軸承130。其中轉(zhuǎn)子軸110位于保護(hù)軸承130內(nèi)。在磁懸浮軸承的工作過(guò)程中，轉(zhuǎn)子軸110能夠處于懸浮的平衡位置，也稱為參考位置。

本發(fā)明磁懸浮軸承懸浮中心位置檢測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟S101，于保護(hù)軸承130內(nèi)壁之外設(shè)置若干給定參考位置100，若干給定參考位置100依次連接能夠形成閉合軌跡120，保護(hù)軸承130內(nèi)壁位于閉合軌跡120內(nèi)部。

步驟S102，依次以每個(gè)給定參考位置100作為磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子軸110的目標(biāo)位置，對(duì)磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子軸110施加驅(qū)動(dòng)力使其在保護(hù)軸承130內(nèi)壁中旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)至少一周。

步驟S103，檢測(cè)轉(zhuǎn)子軸110在保護(hù)軸承130內(nèi)壁中運(yùn)動(dòng)的實(shí)際位移。

步驟S104，根據(jù)檢測(cè)的位移結(jié)果計(jì)算懸浮中心的位置。

該方法在更換不同型號(hào)的軸承時(shí)，無(wú)需手動(dòng)改變檢測(cè)電流，只要將若干給定參考位置設(shè)置于保護(hù)軸承內(nèi)壁之外且沿順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛞来巫鳛檗D(zhuǎn)子軸的目標(biāo)位置，便會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力使其圍繞保護(hù)軸承內(nèi)壁繞轉(zhuǎn)，進(jìn)而檢測(cè)轉(zhuǎn)子軸實(shí)際位移以求出中心位置。該檢測(cè)方法可解決所有型號(hào)的軸承位置的檢測(cè)，并且在檢測(cè)過(guò)程中轉(zhuǎn)子軸不會(huì)發(fā)生位移的突變，大大降低了軸承損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

在其中一個(gè)實(shí)施例，步驟S103中，檢測(cè)得到轉(zhuǎn)子軸110在X方向上的最大位置坐標(biāo)X_Max和最小位置坐標(biāo)X_Min以及Y方向上的最大位置坐標(biāo)Y_Max和最小位置坐標(biāo)Y_Min。

在步驟S104中，X方向上的最大位置坐標(biāo)X_Max和最小位置坐標(biāo)X_Min的中點(diǎn)與Y方向上的最大位置坐標(biāo)Y_Max和最小位置坐標(biāo)Y_Min的中點(diǎn)為磁懸浮軸承懸浮中心位置，即

進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)子軸110在保護(hù)軸承130內(nèi)壁中運(yùn)動(dòng)的實(shí)際位移通過(guò)設(shè)置在磁懸浮系統(tǒng)中的傳感器(未示出)檢測(cè)，傳感器設(shè)置有四個(gè)且沿定子周向均勻設(shè)置。

進(jìn)一步地，驅(qū)動(dòng)力為磁懸浮系統(tǒng)中的懸浮繞組140產(chǎn)生的電磁力，懸浮繞組140設(shè)置有四組且沿定子周向均勻分布。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，給定參考位置100的閉合軌跡120為圓形，為了方便論述，設(shè)定給定參考位置100的圓形軌跡為圓1，即圖2中虛線圓的軌跡；保護(hù)軸承130的內(nèi)壁形狀為圓2，即實(shí)心加粗線的軌跡。當(dāng)圓1和圓2的中心位置不重合的時(shí)候，是實(shí)際中最常見(jiàn)的情況。

優(yōu)選地，如圖2所示，當(dāng)圓1和圓2的中心位置重合的時(shí)候，即圓1和圓2為同心圓的時(shí)候，自動(dòng)檢測(cè)位置的狀況是最佳的。則在最佳狀況的檢測(cè)位置運(yùn)行過(guò)程如下：

首先，將若干給定參考位置100設(shè)定在保護(hù)軸承130內(nèi)壁之外，給定參考位置100依次連接能夠形成閉合軌跡，在電流控制器和位置控制器的作用下，轉(zhuǎn)子軸110有向著給定參考位置100(保護(hù)軸承外)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，當(dāng)然由于保護(hù)軸承130的限制，轉(zhuǎn)子軸110的實(shí)際位置將不再改變，此時(shí)達(dá)到轉(zhuǎn)子軸110的極限位置，其位置信息被傳感器記錄下來(lái)；因而，當(dāng)圖2中順時(shí)針或逆時(shí)針依次以每個(gè)定參考位置作為磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子軸110的目標(biāo)位置時(shí)，在轉(zhuǎn)子軸110向給定參考位置100移動(dòng)的趨勢(shì)以及保護(hù)軸承130的限制之下，在給定參考位置100順時(shí)針或逆時(shí)針變換一周時(shí)，實(shí)際轉(zhuǎn)子軸110也沿著保護(hù)軸承130內(nèi)壁滾動(dòng)了一周，從而可以通過(guò)傳感器測(cè)量出轉(zhuǎn)子軸110在X、Y方向的極限位置，進(jìn)而推算出中心位置。

設(shè)圓2中，X方向兩極限位置的位置信息記為X₁、X₂，Y方向兩極限位置的位置信息即為Y₁、Y₂，圓心坐標(biāo)為(a，b)。則圓1的軌跡可用下式表示：

(x-a)²+(y-b)²＝r²

則圓1的X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)關(guān)于時(shí)間t的運(yùn)行軌跡為：

則，當(dāng)若干給定參考位置100位于上述軌跡，隨時(shí)間t依次作為轉(zhuǎn)子軸110的目標(biāo)位置時(shí)，轉(zhuǎn)子軸110也沿著保護(hù)軸承130內(nèi)壁滾動(dòng)。給定參考位置100的數(shù)量設(shè)置越多，相鄰給定參考位置100之間的距離就越小，越能保證轉(zhuǎn)子軸110一直貼著保護(hù)軸承130內(nèi)壁滾動(dòng)。在轉(zhuǎn)子軸110沿保護(hù)軸承130內(nèi)壁滾動(dòng)的同時(shí)，通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)記錄轉(zhuǎn)子軸110在X方向及Y方向的位置信息，通過(guò)比較，得出X方向的最大位置坐標(biāo)為X_Max，最小位置坐標(biāo)為X_Min，Y方向的最大位置坐標(biāo)為Y_Max，最小位置坐標(biāo)為Y_Min，則中心位置坐標(biāo)為：

在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，給定參考位置100的連接形成的閉合軌跡120為矩形，其檢測(cè)方法與上述圓形軌跡的檢測(cè)方法基本一致。由于轉(zhuǎn)子軸110有向著給定參考位置100運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)以及在保護(hù)軸承130的限制下，轉(zhuǎn)子軸110的實(shí)際位置將貼著保護(hù)軸承130內(nèi)壁達(dá)到極限位置，轉(zhuǎn)子軸110繞保護(hù)軸承130內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)子軸110的位置信息，通過(guò)比較和計(jì)算便能得到中心位置。因此給定參考位置100只要滿足位于保護(hù)軸承130內(nèi)壁之外，任意軌跡的參考位置給定均能準(zhǔn)確地測(cè)量出保護(hù)軸承130的中心位置。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。