[實用新型]采用三余度控制的磁懸浮軸承徑向位移傳感器組件

有效

• 申請號: 201821253086.9
• 申請日: 2018-08-06
• 公開（公告）號: CN208606734U
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 胡思寧;吳立華;董繼勇
• 申請（專利權）人: 南京磁谷科技有限公司
• 主分類號: G01B21/02
• 分類號: G01B21/02;G01D1/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本實用新型公開了一種采用三余度控制的磁懸浮軸承徑向位移傳感器組件，環形支架的圓周壁上開有四組安裝孔單元，每組安裝孔單元包括三個并列設置的徑向圓孔，位移傳感器插入徑向圓孔內，且每個位移傳感器的監測端面與環形支架的內環面相切；每組安裝孔單元中的三個位移傳感器組成一個三余度傳感器單元，一個三余度傳感器單元提供一個位移檢測值。本實用新型可將位移傳感器組件的故障率顯著降低，成本低。

技術領域：

本實用新型涉及一種采用三余度控制的磁懸浮軸承徑向位移傳感器組件。

背景技術：

位移傳感器是磁軸承控制的核心部件之一，其可靠性直接影響磁軸承的可靠性和壽命。

由于磁軸承需要控制轉子的5個自由度(除了沿軸線旋轉外)，以及磁軸承控制精度的需要，所以每臺磁懸浮電機至少需要設置10個位移傳感器(每個自由度一對)。如果其中有一個傳感器出線了故障，就會導致電機轉子在其所在自由度方向的失控。

根據可靠性原理可以得知：即使一個位移傳感器在整個產品壽命期內的故障率僅1％，則一臺磁懸浮電機的可靠性為(1-1％)^10≈90％，即此時電機的故障率可達10％。同時由于位移傳感器是磁軸承的核心部件，安裝位置又深處電機內部，所以一旦故障必須返廠維修。不僅維修成本高，對企業形象的影響也極壞，所以這種比例的故障率是不可接受的。

但是，位移傳感器本身雖然是體積很小、成本低廉、容易大批量制造的小零件，可是提高其可靠性卻十分困難。在磁懸浮電機十年以上的使用壽命中，單個傳感器的故障率很難降低至1％以下。這已經是磁懸浮領域內的一個行業難題。

實用新型內容：

本實用新型是為了解決上述現有技術存在的問題而提供一種采用三余度控制的磁懸浮軸承徑向位移傳感器組件。

本實用新型所采用的技術方案有：一種采用三余度控制的磁懸浮軸承徑向位移傳感器組件，包括環形支架和位移傳感器，所述環形支架的圓周壁上開有四組安裝孔單元，每組安裝孔單元包括三個并列設置的徑向圓孔，位移傳感器插入徑向圓孔內，且每個位移傳感器的監測端面與環形支架的內環面相切；每組安裝孔單元中的三個位移傳感器組成一個三余度傳感器單元，一個三余度傳感器單元提供一個位移檢測值。

進一步地，所述每組安裝孔單元中的三個徑向圓孔等高設置。

一種采用三余度控制的磁懸浮軸承徑向位移傳感器組件的控制方法，包括如下步驟：

1)每個三余度傳感器單元中的三個位移傳感器均輸出一個位移檢測值L，且該三余度傳感器單元中的三個位移傳感器兩兩一組求差值，并將差值與設定的允許誤差值S進行對比；

2)如果三余度傳感器單元中的一個位移傳感器的輸出值與另兩個位移傳感器的差值均大于允許誤差S，則判斷這個位移傳感器處于“故障”狀態，并將其對應輸出值從電路中斷開；

3)去掉每個三余度傳感器單元中斷開的輸出值后，求出該三余度傳感器單元中剩余位移傳感器讀數的平均值，即可作為該三余度傳感器單元的輸出值輸出。

本實用新型具有如下有益效果：

1)可將位移傳感器組件的故障率顯著降低：

由于三余度傳感器單元中有“少數服從多數”的原則，只有當出現兩個位移傳感器同時故障、或三個位移傳感器都故障時，這組位移傳感器輸出的數據才會異常。因此三余度傳感器組件可以非常明顯地降低磁懸浮電機的故障率。

例如某型磁懸浮電機中采用三余度控制后，用三個一組的傳感器替換原有的單個傳感器。根據概率可以得知：三個傳感器都正常的概率為97.0299％；僅有一個故障的概率為2.9403％；剛好有兩個故障的概率為0.0297％；三個都故障的概率為0.0001％。

因此采用三余度控制技術的位移傳感器單組故障率為0.0298％，整機故障率為0.3％。