[發明專利]一種凹凸式方形槽檢測電機主軸竄動的裝置及方法

有效

• 申請號: 202211421112.5
• 申請日: 2022-11-14
• 公開（公告）號: CN115900517B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 王磊;梁鵬博
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理有限公司 11562
• 代理人: 劉芳

1.一種凹凸式方形槽檢測電機主軸竄動的方法，所述方法應用于一種凹凸式方形槽檢測裝置，凹凸式方形槽檢測裝置，它包括左端徑向檢測器a1(1)，右端徑向檢測器a2(2)，前端軸向檢測器b1(3)，后端軸向檢測器b2(4)，竄動檢測器集成箱(5)，凹凸式方形槽套筒(6)，電機主軸(7)，電機法蘭盤(8)，電機(9)；左端徑向霍爾元件(1-1)，左端徑向隔磁板(1-2)，左端徑向永久磁鐵(1-3)，右端徑向霍爾元件(2-1)，右端徑向隔磁板(2-2)，右端徑向永久磁鐵(2-3)，前端軸向霍爾元件(3-1)，前端軸向隔磁板(3-2)，前端軸向永久磁鐵(3-3)，后端軸向霍爾元件(4-1)，后端軸向隔磁板(4-2)，后端軸向永久磁鐵(4-3)，前端軸向檢測器安裝口(5-1)，后端軸向檢測器安裝口(5-2)，左端徑向檢測器安裝口(5-3)，右端徑向檢測器安裝口(5-4)，軸向凹凸式方形槽區域(6-1)，徑向凹凸式方形槽區域(6-2)；其中，左端徑向檢測器a1(1)包括左端徑向霍爾元件(1-1)，左端徑向隔磁板(1-2)，左端徑向永久磁鐵(1-3)；左端徑向霍爾元件(1-1)與左端徑向檢測器a1(1)錫焊焊接；左端徑向隔磁板(1-2)，左端徑向永久磁鐵(1-3)均與左端徑向檢測器a1(1)膠接；右端徑向檢測器a2(2)包括右端徑向霍爾元件(2-1)，右端徑向隔磁板(2-2)，右端徑向永久磁鐵(2-3)；右端徑向霍爾元件(2-1)與右端徑向檢測器a2(2)錫焊焊接；右端徑向隔磁板(2-2)，右端徑向永久磁鐵(2-3)均與右端徑向檢測器a2(2)膠接；前端軸向檢測器b1(3)包括前端軸向霍爾元件(3-1)，前端軸向隔磁板(3-2)，前端軸向永久磁鐵(3-3)；前端軸向霍爾元件(3-1)與前端軸向檢測器b1(3)錫焊焊接；前端軸向隔磁板(3-2)，前端軸向永久磁鐵(3-3)均與前端軸向檢測器b1(3)膠接；后端軸向檢測器b2(4)包括后端軸向霍爾元件(4-1)，后端軸向隔磁板(4-2)，后端軸向永久磁鐵(4-3)；后端軸向霍爾元件(4-1)與后端軸向檢測器b2(4)錫焊焊接；后端軸向隔磁板(4-2)，后端軸向永久磁鐵(4-3)均與后端軸向檢測器b2(4)膠接；左端徑向檢測器a1(1)、右端徑向檢測器a2(2)分別與左端徑向檢測器安裝口(5-3)、右端徑向檢測器安裝口(5-4)膠接；前端軸向檢測器b1(3)、后端軸向檢測器b2(4)分別與前端軸向檢測器安裝口(5-1)、后端軸向檢測器安裝口(5-2)膠接；凹凸式方形槽套筒(6)與電機主軸(7)膠接；竄動檢測器集成箱(5)與電機法蘭盤(8)螺紋連接；

其特征在于：所述方法的具體實施過程為：

步驟一：將凹凸式方形槽套筒與要進行竄動檢測的電機主軸進行膠接，將電機主軸的竄動體現為凹凸式方形槽的位移波動；

步驟二：將竄動檢測器集成箱與電機法蘭盤進行螺紋連接，將兩個軸向檢測器分別安裝于相對應的軸向檢測器安裝口中，將兩個徑向檢測器分別安裝于相對應的徑向檢測器安裝口中；

步驟三：電機通電，電機主軸開始旋轉，前端軸向檢測器上的前端永久磁鐵產生前端磁場，后端軸向檢測器上的后端永久磁鐵產生后端磁場，左端徑向檢測器上的左端永久磁鐵產生左端磁場，右端徑向檢測器上的右端永久磁鐵產生右端磁場；四個檢測器上的四個霍爾元件分別開始接收各自磁場的信號；

步驟四：當電機主軸正常工作時，電機主軸不會發生竄動，此時凹凸式方形槽套筒不會發生位移波動；在軸向與徑向兩個方向上，凹凸式方形槽區域均不會進入磁場中，軸向霍爾元件和徑向霍爾元件與凹凸式方形槽套筒之間的距離為恒定值，軸向霍爾元件與徑向霍爾元件周圍的磁場密度也為恒定值，進而軸向霍爾元件與徑向霍爾元件周圍的磁場強度也不會發生變化，輸出的四個磁場信號就是永久磁鐵產生的磁場強度的定值；

步驟五：徑向竄動檢測原理與距離公式同軸向竄動檢測原理與距離公式相同，因此敘述軸向竄動檢測過程，并以橫截面為上邊長α＝1mm，下邊長β＝0.8mm的凹凸式方形槽為例；當電機主軸發生軸向竄動時：

竄動方式1：若發生單一方向單一竄動，這里以電機主軸向后端竄動為例；此時凹凸式方形槽套筒會向后發生位移波動，軸向凹凸式方形槽區域會進入到后端磁場中，前端磁場信號不會發生變化；由于凹凸槽的存在，會使得后端軸向霍爾元件與套筒的距離產生變化；當竄動一個凸槽的距離時，后端軸向霍爾元件會輸出一個高電平信號，若繼續發生竄動，下一個凹槽會進入到后端磁場中，后端軸向霍爾元件會輸出一個低電平信號；一個高電平信號代表著竄動距離為一個上邊長α，一個低電平信號代表著竄動距離為一個下邊長β，具體竄動距離公式為(1)：

X₁＝α×n₁+β×n₂??(1)

其中X₁為單一方向單一竄動距離，α為上邊長，β為下邊長，n₁為后端軸向霍爾元件輸出的高電平信號數，n₂為后端軸向霍爾元件輸出的低電平信號數；

竄動方式2：若發生單一方向雙向竄動，即電機主軸主體上向后端竄動，但也會向前端竄動；此時凹凸式方形槽區域還是只進入后端磁場中，并且會在后端磁場中發生前后竄動，在由向后端竄動與向前端竄動切換時，后端軸向霍爾元件會持續輸出大于等于一個相位時間段的高電平或低電平，此時的竄動距離公式為(2)：

X2＝α×(n₁-n_i+n_k)+β×(n₂-n_j+n_f)?(2)

其中X₂為單一方向雙向竄動距離，α為上邊長，β為下邊長，n₁為未發生竄動切換時輸出的高電平信號數，n₂為未發生竄動切換時輸出的低電平信號數，n_i為發生奇數次的竄動切換時輸出的高電平信號數，n_k為發生偶數次的竄動切換時輸出的高電平信號數，n_j為發生奇數次竄動切換時輸出的低電平信號數，n_f為發生偶數次竄動切換后輸出的低電平信號數；

竄動方式3：若發生雙方向竄動，即電機主軸先向后端發生竄動，又向前端發生竄動，但總體上是向前端發生竄動，此時的竄動距離公式與竄動方式1相同，為公式(3)：

X₃＝α×n₄+β×n₅??(3)

其中X₃為雙方向竄動距離，α為上邊長，β為下邊長，n₄為前端軸向霍爾元件輸出的高電平信號數，n₅為前端軸向霍爾元件輸出的低電平信號數。