磁力轴承电感位移传感器的研究

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1、摘要磁力轴承具有无机械接触、无须润滑、刚度、阻尼可控等优点，广泛应用于工业、国防、航空航天等领域。主动磁力轴承的性能受其控制系统的制约，而控制精度受其中所采用的传感器的限制。电感式位移传感器具有信号衰减小、抗干扰能力强等优点，有利于提高磁力轴承控制性能。本文研究了用于磁力轴承系统的电感式位移传感器，以提高磁力轴承控制系统的精度，为设计高速(60000vmin)、高精度磁力轴承奠定基础。建立了磁力轴承差动变压器式电感位移传感器的数学模型，针对现有磁力轴承的特点以及磁力轴承系统对传感器的要求进行了传感器的参数设计，包括探头基本尺寸、线圈

2、匝数及线径、激励信号频率及幅值等主要参数。利用ANSYS进行了传感器探头的磁场分析，得出传感器探头中的磁场分布，对结构设计进行验证，分析了磁场—位移关系，初步确定了传感器的线性测量范围。设计制作了相敏检波电路作为传感器的测量电路，对于测量电路的每个主要电路都进行了Pspice仿真，验证了原理的正确性，并对电路参数进行优化设计。对差动变压器式传感器进行了静态标定。静态标定实验研究结果表明，所研制的传感器具有较宽的线性范围、较好的线性度、较高的灵敏度，完全适用于磁力轴承控制系统。本文所做的工作一方面可以为磁力轴承控制系统提供专用位移传感

3、器，另一方面可以为自感式(无传感器式)磁力轴承的研究奠定一定的理论基础。关键词：磁力轴承，差动变压器，电感传感器AbstractMagneticbearinghasthemeritsofcontact．free，110lubricating，controllaberigidityanddamping，etc．Therefore，itiswidelyappliedinmanyfieldssuchasindustry,nationaldefense，aerospaceetc．Theperformanceofactivemagneticb

4、earingisconfinedbyitscontrolsystem．However,thesensorsrestrictthecontrolperformance．Theinductancesensorhastheadvantagesofsmallsignalattenuation,goodantijammingabilityandSOon,SOitisgoodforimprovingthecontrolperformanceofthemagneticbeating．Inthispaper，allinductivedisplace

5、mentsensorisstudied,amingatimprovingtheprecisionofthemagneticbearing’Scontrolsystem，thereforemakesthefoundationfordesigningthemagneticbeatingswithhighspeed(60000r／min)andhighaccuracy．Themathematicalmodelofthedifferentialtransformerinductivesensor也atappliedinthemagnetic

6、bearinghasbeenestablished．Accordingtotheexistingmagneticbearing’Scharacteristicandthemagneticbearingsystem’Srequirementsofthesensors，thesensor'sparameterhasbeendesigned，includingthebasicsizeoftheprobe，thecoil’Snumberofwindingsandwirediameter,thestimulussignal’S丘equency

7、anditspeak-to-peakvalueetc．Themagneticfieldanalysisofthesensor’SprobehasbeencarriedoutusingANSYS，themagneticfielddistributionintheprobehasbeenobtained，thusconfirmsthestructuraldesign．Themagneticflux—displacementrelationshiphasbeenanalyzed，thusdeterminedthesensor'sgener

8、allinearmeasurementscope．Thephasesensitivecircuithasbeendesignedandmanufacturedasthesensor’Smeasuringcircuit，eachmain