[發(fā)明專利]用于磁性軸承的傳感器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680078023.1
• 申請(qǐng)日: 2016-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN108474672A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 本杰明·戈特弗里德·烏爾布里希;馬丁·維沙拉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子股份公司
• 主分類號(hào): G01D5/20
• 分類號(hào): G01D5/20;G01B7/31
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

本發(fā)明涉及一種用于磁性軸承裝置(6)的傳感器裝置(15)，具有移動(dòng)傳感器(7)和傳感器環(huán)(8)，該傳感器環(huán)具有中空?qǐng)A柱體的形狀并且設(shè)置用于與旋轉(zhuǎn)電機(jī)器(1)的軸(5)力配合地連接，其中，移動(dòng)傳感器(7)通過(guò)氣隙(9)與傳感器環(huán)(8)分離。為了與現(xiàn)有技術(shù)相比在高轉(zhuǎn)速和高功率下實(shí)現(xiàn)更高的可靠性而提出，傳感器環(huán)(8)具有由第一材料(13)制成的載體環(huán)(11)和由第二材料(14)制成的傳感器目標(biāo)(12)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于磁性軸承裝置的傳感器裝置，其包括移動(dòng)傳感器和傳感器環(huán)。

此外，本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)器，其具有繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、圍繞轉(zhuǎn)子的定子以及至少一個(gè)磁性軸承裝置，該磁性軸承裝置具有至少一個(gè)這種傳感器裝置。

此外，本發(fā)明涉及一種用于制造這種傳感器裝置的方法。

背景技術(shù)

這種用于磁性軸承裝置的傳感器裝置優(yōu)選用于轉(zhuǎn)速至少為1000轉(zhuǎn)/分鐘、功率至少為1兆瓦的大型高速旋轉(zhuǎn)電機(jī)器，因?yàn)榫哂袊?yán)格的轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)的快速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子越來(lái)越多地利用主動(dòng)磁性軸承來(lái)支承。

在磁性支承時(shí)，在旋轉(zhuǎn)期間檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，并通過(guò)在轉(zhuǎn)子上施加磁力來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的位置，從而使轉(zhuǎn)子在磁性軸承中的偏移最小化。這種調(diào)節(jié)技術(shù)的輸入?yún)?shù)是轉(zhuǎn)子的位置，其例如利用也被稱為電渦流傳感器的感應(yīng)式移動(dòng)傳感器通過(guò)測(cè)量四個(gè)在圓周上均勻分布的位置來(lái)無(wú)接觸地被測(cè)定。所測(cè)量的傳感器信號(hào)質(zhì)量直接對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程的可靠性進(jìn)而對(duì)磁性軸承的性能負(fù)責(zé)。在傳感器目標(biāo)上測(cè)量傳感器信號(hào)時(shí)，例如受到材料差異影響的傳感器目標(biāo)的電跳動(dòng)特別有意義。可以通過(guò)使用磁導(dǎo)率非常低的材料作為轉(zhuǎn)子上的傳感器目標(biāo)來(lái)最小化電跳動(dòng)。

傳感器目標(biāo)是一個(gè)所謂的傳感器環(huán)，其是一個(gè)具有上述特性的、由鋼制成的、固體空心圓柱體。傳感器環(huán)單獨(dú)由轉(zhuǎn)子的其余部分制成。由于高轉(zhuǎn)速和熱負(fù)荷，在大型旋轉(zhuǎn)電機(jī)器的運(yùn)行中，在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)傳感器環(huán)被抬起進(jìn)而出現(xiàn)傳感器信號(hào)失真，即，以這種形式然后會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)中的錯(cuò)誤。

公開的專利申請(qǐng)EP 2 887 022 A1描述了一種用于磁性軸承的傳感器目標(biāo)，其包括由磁性材料制成的環(huán)形組件。該環(huán)形組件安裝在大體上環(huán)形的非磁性材料布置上。通常環(huán)形的非磁性材料布置具有至少一個(gè)環(huán)形槽，并且可以由廉價(jià)的材料、例如鋁制成。環(huán)形槽提供了可在寬泛的溫度范圍內(nèi)操作的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于磁性軸承裝置的傳感器裝置，其與現(xiàn)有技術(shù)相比在高轉(zhuǎn)速和高功率下具有更高的可靠性。

該目的通過(guò)一種用于磁性軸承裝置的傳感器裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，該傳感器裝置具有移動(dòng)傳感器和傳感器環(huán)，其中傳感器環(huán)具有空心圓柱體的形狀并且設(shè)置用于與旋轉(zhuǎn)電機(jī)器的軸力配合地連接，其中移動(dòng)傳感器通過(guò)氣隙與傳感器環(huán)分開，其中，傳感器環(huán)具有由第一材料制成的載體環(huán)和由第二材料制成的傳感器目標(biāo)，其中，傳感器目標(biāo)的第二材料具有比載體環(huán)的第一材料更低的導(dǎo)磁率和/或更高的導(dǎo)電率。

移動(dòng)傳感器例如是具有電感的電渦流傳感器，并適于通過(guò)氣隙測(cè)量阻抗以及優(yōu)選地測(cè)量在傳感器環(huán)上的傳感器目標(biāo)的阻抗變化，以便例如確定軸的空間位置。傳感器目標(biāo)例如由用于阻抗測(cè)量的電渦流傳感器使用。例如，承載環(huán)建立傳感器目標(biāo)與軸的機(jī)械連接，該連接即使在高轉(zhuǎn)速時(shí)也能承受負(fù)載。

這是有利的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)具有優(yōu)選不同機(jī)械和電特性的各種材料可以執(zhí)行在一個(gè)部件中的功能分離。例如，相對(duì)于通過(guò)旋轉(zhuǎn)和熱負(fù)載造成的升起的情況，載體環(huán)的第一材料提高了傳感器環(huán)的穩(wěn)固性，并且第二材料例如對(duì)于傳感器系統(tǒng)具有最佳材料特性。由此實(shí)現(xiàn)了更高的可靠性。