自動感測的主動磁軸承系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本公開大體上涉及軸承組件，并且更具體地涉及主動磁軸承組件中的傳動軸的位置確定。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，軸承組件可用于例如通過將軸的運動約束至期望路徑和/或減小傳動軸與其它構(gòu)件之間的摩擦來便于延伸穿過軸承組件的傳動軸的旋轉(zhuǎn)運動。因此，軸承組件可用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)，如渦輪壓縮機(jī)系統(tǒng)、燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)、真空栗系統(tǒng)等中。在一些此類系統(tǒng)中，軸承組件可用于傳動軸上，該傳動軸每分鐘旋轉(zhuǎn)大約10，000到100，000轉(zhuǎn)(RPM)。由于高轉(zhuǎn)速和高可靠性要求，故可使用磁軸承組件。
[0003]在一些實施例中，磁軸承組件可使用磁懸浮來支承軸。例如，主動磁軸承組件可包括多個電磁體，其均生成將吸引力施加在傳動軸上的一個或更多個磁場。例如，主動磁軸承組件可包括定位成與彼此成90度的四個電磁體。以該方式，由各個電磁體施加的力可控制成將傳動軸保持在期望(例如，中心)位置。換言之，電磁體的操作可至少部分地基于傳動軸在磁軸承組件內(nèi)的確定的位置來控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在下文闡明了本文中公開的某些實施例的概述。應(yīng)當(dāng)理解的是，這些方面僅呈現(xiàn)成向讀者提供這些某些實施例的簡要概述，并且這些方面不旨在限制本公開的范圍。實際上，本公開可包含可不在下文闡明的多種方面。
[0005]—種實施例描述了一種旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)包括便于傳動軸的旋轉(zhuǎn)的主動磁軸承組件。主動磁軸承組件包括具有與傳動軸沿徑向間隔開的第一齒、第二齒、第三齒和第四齒的定子;第一電磁體，其包括包繞第二齒和第三齒的第一電磁體線，其中第一電磁體生成將朝第一電磁體的吸引力施加在傳動軸上的第一磁場;第一集成位置傳感器，其包括包繞第一齒和第二齒的第一傳感器線，其中第一傳感器線傳送第一電流；以及第二集成傳感器，其包括包繞第三齒和第四齒的第二傳感器線，其中第二傳感器線傳送第二電流。旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)還包括控制器，其至少部分地基于第一傳感器線和第二傳感器線的電感變化來確定傳動軸的當(dāng)前位置，并且至少部分地基于當(dāng)前位置來指示第一電磁體調(diào)整第一磁場的大小。
[0006]第二實施例描述了一種有形的非暫時性計算機(jī)可讀的介質(zhì)，其包括能夠由旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)中的控制器的處理器執(zhí)行的指令。指令包括用以以下的指令:使用處理器指示電源將第一電功率供應(yīng)至包繞主動磁軸承組件的定子的第一齒和第二齒的第一傳感器線;使用處理器指示電源將第二電功率供應(yīng)至包繞定子的第三齒和第四齒的第二傳感器線，其中第一電功率和第二電功率相移180° ;使用處理器確定第一傳感器線中的第一電流的幅度和第二傳感器線中的第二電流的幅度;使用處理器至少部分地基于第一電流的幅度和第二電流的幅度來確定主動磁軸承組件中的傳動軸的當(dāng)前位置；以及使用處理器指示電源將第三電功率供應(yīng)至包繞定子的第一齒和第三齒的第一電磁體線，使得第一電磁體線生成將傳動軸從當(dāng)前位置朝期望位置驅(qū)動的磁場。
[0007]第三實施例描述了一種方法，其包括通過形成圍繞主動磁軸承組件的定子上的第一齒和第二齒的第一多個線圈來在主動磁軸承組件中形成電磁體，使得第一多個線圈生成將吸引力施加在傳動軸上的電磁體磁場;通過形成圍繞定子的第一齒和第三齒的第二多個線圈來形成主動磁軸承組件中的第一集成位置傳感器，使得第二多個線圈生成感生第一多個線圈中的第一電壓的第一傳感器磁場；以及通過形成圍繞定子的第二齒和第四齒的第三多個線圈來形成主動軸承組件中的第二集成位置傳感器，使得第三多個線圈生成感生第一多個線圈中的第二電壓的第二傳感器磁場，其中第一電壓和第二電壓極性相反并且大小相等。
[0008]技術(shù)方案1.一種旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)，包括:
[0009]構(gòu)造成便于傳動軸的旋轉(zhuǎn)的主動磁軸承組件，其中所述主動磁軸承組件包括:
[0010]定子，其包括構(gòu)造成沿徑向與所述傳動軸間隔開的第一齒、第二齒、第三齒和第四齒；
[0011]第一電磁體，其包括包繞所述第二齒和所述第三齒的第一電磁體線，其中所述第一電磁體構(gòu)造成生成將朝所述第一電磁體的吸弓I力施加在所述傳動軸上的第一磁場；
[0012]第一集成位置傳感器，其包括包繞所述第一齒和所述第二齒的第一傳感器線，其中所述第一傳感器線構(gòu)造成傳送第一電流;以及
[0013]第二集成傳感器，其包括包繞所述第三齒和所述第四齒的第二傳感器線，其中所述第二傳感器線構(gòu)造成傳送第二電流;以及
[0014]控制器，其構(gòu)造成至少部分地基于所述第一傳感器線和所述第二傳感器線的電感變化來確定所述傳動軸的當(dāng)前位置，并且至少部分地基于所述當(dāng)前位置指示所述第一電磁體調(diào)整所述第一磁場的大小。
[0015]技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造成:
[0016]當(dāng)所述第一電流的幅度小于與期望位置相關(guān)聯(lián)的電流的幅度時，確定所述傳動軸的所述當(dāng)前位置比期望位置更接近所述第一集成位置傳感器;并且
[0017]當(dāng)所述第一電流的幅度大于與所述期望位置相關(guān)聯(lián)的所述電流的幅度時，確定所述傳動軸的所述當(dāng)前位置比所述期望位置更遠(yuǎn)離所述第一集成位置傳感器。
[0018]技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案I所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造成通過以下指示所述第一電磁體調(diào)整所述第一電磁場的大小:
[0019]當(dāng)所述傳動軸的所述當(dāng)前位置比期望位置更遠(yuǎn)離所述第一集成位置傳感器和所述第二集成位置傳感器時，指示電源增大供應(yīng)至所述第一電磁體線的電流;或者
[0020]當(dāng)所述傳動軸的所述當(dāng)前位置比所述期望位置更接近所述第一集成位置傳感器和所述第二集成位置傳感器時，指示所述電源減小供應(yīng)至所述第一電磁體線的電流。
[0021]技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案I所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)包括一個或更多個電源，其構(gòu)造成:
[0022]將DC電功率供應(yīng)至所述第一電磁體；
[0023]將第一AC電功率供應(yīng)至所述第一集成位置傳感器;以及
[0024]將第二AC電功率供應(yīng)至所述第二集成位置傳感器，
[0025]其中所述第一AC電功率和所述第二AC電功率相移180°。
[0026]技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案I所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)包括:
[0027]第三集成位置傳感器，其包括包繞所述定子的第五齒和第六齒的第三傳感器線，其中所述第三傳感器線構(gòu)造成傳送第三電流；
[0028]第四集成位置傳感器，其包括包繞所述定子的第七齒和第八齒的第四傳感器線，其中所述第四傳感器線構(gòu)造成傳送第四電流；
[0029]其中所述控制器構(gòu)造成:
[0030]至少部分地基于所述第一電流的幅度來確定所述傳動軸關(guān)于所述第一集成位置傳感器的位置；
[0031]至少部分地基于所述第二電流的幅度來確定所述傳動軸關(guān)于所述第二集成位置傳感器的位置；
[0032]至少部分地基于所述第三電流的幅度來確定所述傳動軸關(guān)于所述第三集成位置傳感器的位置;并且
[0033]至少部分地基于所述第四電流的幅度來確定所述傳動軸關(guān)于所述第四集成位置傳感器的位置。
[0034]技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案5所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)包括:
[0035]第二電磁體，其包括包繞所述第四齒和所述第五齒的第二電磁體線，其中所述第二電磁體構(gòu)造成生成將朝所述第二電磁體的吸引力施加在所述傳動軸上的第二磁場；以及
[0036]第三電磁體，其包括包繞所述第六齒和所述第七齒的第三電磁體線，其中所述第三電磁體構(gòu)造成生成將朝所述第三電磁體的吸引力施加在所述傳動軸上的第三磁場；以及
[0037]第四電磁體，其包括包繞所述第一齒和所述第八齒的第四電磁體線，其中所述第四電磁體構(gòu)造成生成將朝所述第二電磁體的吸引力施加在所述傳動軸上的第四磁場。
[0038]技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案I所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電磁體包括包繞所述第二齒、所述第三齒和中間齒的所述第一電磁體線，其中所述中間齒在所述第二齒與所述第三齒之間，并且大于所述第三齒和所述第二齒。
[0039]技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案I所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電磁體包括包繞所述第二齒、所述第三齒、第一中間齒和第二中間齒的所述第一電磁體線，其中所述第一中間齒和所述第二中間齒在所述第二齒與所述第三齒之間，并且大于所述第三齒和所述第二齒。
[0040]技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案I所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)，其特征在于，所述第一集成位置傳感器和所述第二集成位置傳感器偏離彼此90°并且偏離所述第一電磁體45°。
[0041]技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案I所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)，其特征在于，所述第一傳感器線構(gòu)造成在所述第一電磁體線中感生第一電壓，并且所述第二傳感器線構(gòu)造成在所述第一電磁體線中感生第二電壓，其中所述第一電壓和所述第二電壓極性相反并且大小相等。
[0042]技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案I所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)，其特征在于，所述定子包括八個齒、十二個齒或十六個齒。
[0043]技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案I所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)為渦輪壓縮機(jī)系統(tǒng)、燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)或真空栗系統(tǒng)。
[0044]技術(shù)方案13.—種有形的非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，包括能夠由旋轉(zhuǎn)機(jī)器系統(tǒng)中的控制器的處理器執(zhí)行的指令，其中所述指令包括用以以下的指令:
[0045]使用所述處理器指示電源將第一電功率供應(yīng)至包繞主動磁軸承組件的定子的第一齒和第二齒的第一傳感器線；
[0046]使用所述處理器指示所述電源將第二電功率供應(yīng)至包繞所述定子的第三齒和第四齒的第二傳感器線，其中所述第一電功率和所述第二電功率相移180° ;
[0047]使用所述處理器確定所述第一傳感器線中的第一電流的幅度和所述第二傳感器線中的第二電流的幅度；
[0048]使用所述處理器至少部分地基于所述第一電流的幅度和所述第二電流的幅度來確定所述主動磁軸承組件中的傳動軸的當(dāng)前位置;以及
[0049]使用所述處理器指示所述電源將第三電功率供應(yīng)至包繞所述定子的所述第一齒和所述第三齒的第一電磁體線，使得所述第一電磁體線生成將所述傳動軸從所述當(dāng)前位置朝期望位置移動的磁場。
[0050]技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案13所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其