一种高速永磁电机转子轴与永磁体接触状态监测系统

技术领域

本发明涉及高速电机技术领域，特别涉及一种高速永磁电机转子轴与永磁体接触状态监测系统。

背景技术

表贴式高速永磁电机因其功率密度高、体积小、效率高等优点成为高速电机的重要发展方向，已成为国内外高速电机领域的研究热点。

表贴式高速永磁电机的转子轴、永磁铁贴合装配后通过转子铁芯护套保护，具有气隙磁密高的优点，然而表贴式高速永磁电机转子在高速旋转载荷作用下，永磁铁将承受较大的离心力，容易导致表贴式高速永磁电机转子轴与永磁铁脱离、加剧转子不平衡，引起定子与转子扫堂，导致转子被破坏。

因此，如何避免出现表贴式高速永磁电机运行过程中转子轴与永磁铁脱离的情况，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速永磁电机转子轴与永磁体接触状态监测系统，通过对表贴式高速永磁电机的永磁铁的径向压力进行检测，实现对表贴式高速永磁电机的永磁铁的径向位置进行监控，达到监测表贴式高速永磁电机运行过程中转子轴与永磁铁是否脱离。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高速永磁电机转子轴与永磁体接触状态监测系统，包括转子轴、永磁铁、压力传感器、传感器导线、旋转滑环和数据采集部件，所述永磁铁套装于所述转子轴上，所述压力传感器安装于所述转子轴外周壁内，所述压力传感器与所述传感器导线的一端连接，所述传感器导线的另一端与所述旋转滑环连接，所述旋转滑环套装于所述转子轴上，且所述旋转滑环与所述数据采集部件连接。

优选地，所述转子轴上设置有用于安装所述压力传感器的安装孔。

优选地，所述压力传感器与所述安装孔径向间隙配合，且所述压力传感器与所述安装孔的最大间隙小于0.1mm。

优选地，所述安装孔内设置有与所述压力传感器底部相抵接的弹簧。

优选地，所述安装孔内还设置有用于固定所述传感器导线顶部的卡圈。

优选地，所述弹簧为蝶形弹簧。

优选地，所述转子轴内并沿其轴向上还设有用于安装所述传感器导线的线槽，所述安装孔与所述线槽连通。

优选地，所述压力传感器的数量为至少2个，且所述压力传感器沿所述转子轴轴向设置。

优选地，所述压力传感器的顶部检测端面与所述转子轴表面重合。

优选地，所述永磁铁外周设置有转子铁芯护套。

本发明所提供的高速永磁电机转子轴与永磁体接触状态监测系统，包括转子轴、永磁铁、压力传感器、传感器导线、旋转滑环和数据采集部件，永磁铁套装于转子轴上，压力传感器安装于转子轴外周壁内，压力传感器与传感器导线的一端连接，传感器导线的另一端与旋转滑环连接，旋转滑环套装于转子轴上，且旋转滑环与数据采集部件连接。本申请公开的监测系统，将压力传感器连接于传感器导线的一端，并将传感器导线的另一端连接至旋转滑环上，将数据采集部件与旋转滑环连接，将压力传感器安装于转子轴外周壁内，将永磁铁套装于转子轴上，同时保证压力传感器能够接触到永磁铁，并保证压力传感器通过传感器导线传递到数据采集部件的数据不为零，即保证永磁铁对压力传感器具有压力，通过监测表贴式高速永磁电机正常运行过程中，数据采集部件采集的压力传感器的压力值是否为零，判断表贴式高速永磁电机转子轴与永磁铁是否接触，假如数据采集部件采集的压力传感器的压力值为零，说明永磁铁对压力传感器没有压力即永磁铁与压力传感器脱离，此时需要表贴式高速永磁电机停止运行，避免出现永磁铁与转子轴发生扫堂，假如数据采集部件采集的压力传感器的压力值不为零，说明永磁铁与压力传感器处于正常接触，则可以断定永磁铁与转子轴为正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；

图2为图1所示结构的剖视图；

图3为图1所示转子轴的剖视图；

图4为图1所示结构的横剖视图。

其中，图1-图4中：

转子轴—1，安装孔—101，线槽—102，永磁铁—2，压力传感器—3，传感器导线—4，旋转滑环—5，数据采集部件—6，弹簧—7，卡圈—8，转子铁芯护套—9。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1至图4，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；图2为图1所示结构的剖视图；图3为图1所示转子轴的剖视图；图4为图1所示结构的横剖视图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，主要包括转子轴1、永磁铁2、压力传感器3、传感器导线4、旋转滑环5和数据采集部件6，永磁铁2套装于转子轴1上，压力传感器3安装于转子轴1外周壁内，压力传感器3与传感器导线4的一端连接，传感器导线4的另一端与旋转滑环5连接，旋转滑环5套装于转子轴1上，且旋转滑环5与数据采集部件6连接。

其中，永磁铁2套装于转子轴1上，压力传感器3安装于转子轴1外周壁内，压力传感器3用于对永磁铁2的径向压力进行检测，压力传感器3与传感器导线4的一端连接，传感器导线4的另一端与旋转滑环5连接，传感器导线4用于将压力传感器3检测到的永磁铁2的径向压力值传输到旋转滑环5，旋转滑环5套装于转子轴1上，且旋转滑环5与数据采集部件6连接，数据采集部件6用于采集旋转滑环5的永磁铁2的径向压力。

具体的，在实际的应用过程当中，将压力传感器3连接于传感器导线4的一端，并将传感器导线4的另一端连接至旋转滑环5上，将数据采集部件6与旋转滑环5连接，将压力传感器3安装于转子轴1外周壁内，将永磁铁2套装于转子轴1上，同时保证压力传感器3能够接触到永磁铁2，并保证压力传感器3通过传感器导线4传递到数据采集部件6的数据不为零，即保证永磁铁2对压力传感器3具有压力，通过监测表贴式高速永磁电机正常运行过程中，数据采集部件6采集的压力传感器3的压力值是否为零，判断表贴式高速永磁电机转子轴1与永磁铁2是否接触，假如数据采集部件6采集的压力传感器3的压力值为零，说明永磁铁2对压力传感器3没有压力即永磁铁2与压力传感器3脱离，此时需要表贴式高速永磁电机停止运行，避免出现永磁铁2与转子轴1发生扫堂，假如数据采集部件6采集的压力传感器3的压力值不为零，说明永磁铁2与压力传感器3处于正常接触，则可以断定永磁铁2与转子轴1为正常运行。

下面对压力传感器3的固定做详细说明，转子轴1上设置有用于安装压力传感器3的安装孔101，压力传感器3与安装孔101径向间隙配合，且压力传感器3与安装孔101的最大间隙小于0.1mm，安装孔101内设置有与压力传感器3底部相抵接的弹簧7。表贴式高速永磁电机转子轴1预留放置压力传感器3的安装孔101，安装孔101深度与卡圈8、压力传感器3、弹簧7装配完成后的高度一致，需要保证压力传感器3的顶部检测端面与转子轴1表面重合，安装孔101与压力传感器3径向间隙配合，最大间隙0.1mm，弹簧7为蝶形弹簧。

进一步地，表贴式高速永磁电机转子轴1预留轴向安装孔101便于引出压力传感器导线4，转子轴1内并沿其轴向上还设有用于安装传感器导线4的线槽102，安装孔101与线槽102连通，传感器导线4通过线槽102延伸至旋转滑环5的旋转部分，旋转滑环5的旋转部分外侧安装旋转滑环5的静止部分，旋转滑环5的静止部分与数据采集部件6，数据采集部件6则对传输到旋转滑环5的静止部分压力值进行采集。

需要说明的是，压力传感器3放置于高速永磁电机转子轴1通过车床加工预留的安装孔101中，其底部通过弹簧7与安装孔101底面连接，同时设置卡圈8用于对压力传感器3限位避免高速旋转时压力传感器3向外径向位移，

进一步地，压力传感器3的数量为至少2个，且压力传感器3沿转子轴1轴向设置。2个压力传感器3沿转子轴1轴向设置，可以对永磁铁2不同位置进行监测，提高了监测压力的精确度，避免出现压力传感器3损坏而导致不能正常传输压力的情况，保证实时监测的准确度。

最后，永磁铁2外周设置有转子铁芯护套9。转子铁芯护套9对转子进行保护，金属护套采用热套工艺，复合材料护套采用缠绕工艺或冷压工艺。

综上所述，本实施例所提供的高速永磁电机转子轴与永磁体接触状态监测系统主要包括转子轴、永磁铁、压力传感器、传感器导线、旋转滑环和数据采集部件，永磁铁套装于转子轴上，压力传感器安装于转子轴外周壁内，压力传感器与传感器导线的一端连接，传感器导线的另一端与旋转滑环连接，旋转滑环套装于转子轴上，且旋转滑环与数据采集部件连接。本申请公开的监测系统，将压力传感器连接于传感器导线的一端，并将传感器导线的另一端连接至旋转滑环上，将数据采集部件与旋转滑环连接，将压力传感器安装于转子轴外周壁内，将永磁铁套装于转子轴上，同时保证压力传感器能够接触到永磁铁，并保证压力传感器通过传感器导线传递到数据采集部件的数据不为零，即保证永磁铁对压力传感器具有压力，通过监测表贴式高速永磁电机正常运行过程中，数据采集部件采集的压力传感器的压力值是否为零，判断表贴式高速永磁电机转子轴与永磁铁是否接触，假如数据采集部件采集的压力传感器的压力值为零，说明永磁铁对压力传感器没有压力即永磁铁与压力传感器脱离，此时需要表贴式高速永磁电机停止运行，避免出现永磁铁与转子轴发生扫堂，假如数据采集部件采集的压力传感器的压力值不为零，说明永磁铁与压力传感器处于正常接触，则可以断定永磁铁与转子轴为正常运行。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。