[發明專利]軸的分區磁編碼的方法和設備

有效

• 申請號: 201110344963.X
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102538836B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: M·鮑勒;C·施勒
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01D5/244
• 分類號: G01D5/244
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 柯廣華,朱海煜

1.一種磁螺旋編碼軸(271)，包括：

第一帶，包括與具有第二磁極性的第二磁編碼區域(272)交替的、具有第一磁極性的第一磁編碼區域(272)；

第二帶，包括與所述第一磁編碼區域(272)交替的所述第二磁編碼區域(272)，其中所述第一帶與所述第二帶分隔開，以使得所述第一帶中的第一磁編碼區域(272)與所述第二帶中的第二磁編碼區域(272)相對，并且所述第一帶中的第二磁編碼區域(272)與所述第二帶中的第一磁編碼區域(272)相對，力敏感區域(509)在所述第一磁編碼區域與所述第二磁編碼區域(272)之間，磁場存在于每個力敏感區域(509)之上；

其中，所述第一帶和所述第二帶以螺旋形狀部署在軸(271)的周界周圍；以及

所述軸(271)，與用于檢測所述力敏感區域(272)中的磁場的第一固定磁場傳感器(352)一起使用，其中，可響應于檢測的磁場確定旋轉速度、軸(271)旋轉位置、彎曲力、轉矩力、應力和應變力中的一個或多個。

2.如權利要求1所述的磁螺旋編碼軸(271)，用于響應于由所述第一傳感器(365)對所述磁場的相繼檢測之間的時間間隔和軸(271)直徑以及所述第一帶和所述第二帶在軸向或切向方向通過傳感器陣列(352)的速度中的一項確定所述軸(271)的旋轉速度。

3.如權利要求1所述的磁螺旋編碼軸(271)，用于響應于由所述第一傳感器(365)檢測的磁場標記確定軸(271)旋轉位置。

4.如權利要求1所述的磁螺旋編碼軸(271)，其中，由所述第一傳感器和第二傳感器(365)檢測的磁場區分施加在所述軸(271)上的彎曲力和轉矩力。

5.如權利要求1所述的磁螺旋編碼軸(271)，還包括：第二傳感器(365)，其中，所述第一磁編碼區域與所述第二磁編碼區域(272)之間的所述力敏感區域(509)包括由在所述第二磁編碼區域(270)左邊的所述第一磁編碼區域(270)定義的第一極性力敏感區域(509)，并且定義由在所述第二磁編碼區域(270)右邊的所述第一磁編碼區域(270)定義的第二極性力敏感區域(509)；以及

所述第一傳感器和所述第二傳感器(365)用于響應于相應所述第一極性力敏感區域和所述第二極性力敏感區域(272)的磁場產生相應第一信號和第二信號，所述第一力敏感區域和所述第二力敏感區域(272)被相應通過所述第一極性力敏感區域(509)的第一力和通過所述第二極性力敏感區域(509)的第二力改變，所述第一信號在符號上與所述第二信號相反。

6.如權利要求5所述的磁螺旋編碼軸(271)，其中，所述第一信號與所述第二信號組合，用于確定施加到所述軸(271)的力，所述力包括轉矩力、彎曲力、應力和應變力。

7.如權利要求1所述的磁螺旋編碼軸(271)，其中，所述第一帶與所述第二帶之間的所述力敏感區域(509)對垂直于所述第一帶和所述第二帶的所述第一磁編碼區域和所述第二磁編碼區域(272)的力分量的敏感度最大，而對平行于所述第一帶和所述第二帶的所述第一磁編碼區域和所述第二磁編碼區域(272)的力分量的敏感度最小。

8.如權利要求1所述的磁螺旋編碼軸(271)，其中，所述軸(271)被部署在風力渦輪機中，并由與所述軸(271)機械通信的風力渦輪機轉子葉片驅動。

9.如權利要求1所述的磁螺旋編碼軸(271)，其中，所述軸(271)被部署在電力渦輪機中或電力發電機中。

10.一種磁螺旋編碼軸(271)和磁場檢測系統，包括：

第一磁編碼帶、第二磁編碼帶、第三磁編碼帶和第四磁編碼帶，它們螺旋環繞所述軸(271)，每個帶包括與具有第二磁極性的第二磁編碼區域(272)交替的、具有第一磁極性的第一磁編碼區域(272)；

第一死區、第二死區、第三死區和第四死區，它們定義在相繼第一磁編碼區域與第二磁編碼區域(272)之間的每個帶中；

所述第一帶和所述第二帶由第一距離分隔開，并且所述第三帶和所述第四帶由所述第一距離分隔開，在所述第一帶與所述第三帶之間以及所述第二帶與所述第四帶之間的第二距離大于所述第一距離；

在所述第一帶和所述第二帶中第一磁編碼區域(272)與第二磁編碼區域(272)相對，并在其間定義第一力敏感區域(509)；

在所述第三帶和所述第四帶中第一磁編碼區域(272)與第二磁編碼區域(272)相對，并在其間定義第二力敏感區域(509)；

在所述第三帶和所述第四帶中所述第一力敏感區域(272)相對第一死區和第二死區分隔開；

在所述第一帶和所述第二帶中所述第二力敏感區域(272)相對第三死區和第四死區分隔開；以及

靠近所述軸(271)安裝的傳感器(365)用于檢測圍繞所述第一力敏感區域和第二力敏感區域(272)的磁場，其中，施加在所述第一力敏感區域和所述第二力敏感區域(272)之一上或二者上的力改變圍繞所述相應第一力敏感區域和第二力敏感區域(272)的所述磁場，所述改變指示所施加的力。