CN1066493A - 起动装有磁性轴承转子的机器的方法和实现该方法的电路 - Google Patents

Abstract

一种装有磁性轴承的转子的机器的起动方法，以 及实现该方法的电路；使转子靠在一个轴向挡块上， 并使正在运行中的转子的额定位置——其不稳定的 平衡位置——离开该瞬时的转子制动位置为大约转 子总行程的一半，以此作为信息，使电流流过偏转线 圈，从而转子进入其标定位置，且几乎与胶印机无关， 首先假设两个转子制动挡块之一作为给定位置，在转 子从所取转子制动位置离开直至达到转子可达到总 行程的大约一半的过程中实现动态稳定。

Description

本发明涉及一种装有磁性轴承转子的机器的起动方法，以及一个适用于实现该起动方法的电路。

德国专利说明书DE-PS3，409，047公开了一个具有永久磁铁的磁轴承部件，机器的转子在径向上被稳定支撑，在轴向上则被不稳定地支撑。此外上述单元还包含一个轴向传感器、一个调节器和两个偏转线圈，它们使该转子在机器运行期间在轴向上保持在其易变的平衡位置处。为此向这些偏转线圈供给电流，电流的大小取决于转子偏离其不稳定的平衡位置的偏差。

实际上这种类型的磁轴承是利用涡轮分子真空泵装入和支撑转子的。在这些泵上还装有一个调节装置，它用于自动地调节上述偏转线圈中流动的电流，在该转子易变的平衡位置处的电流具有零值（“电流零点”调节）。此外该单元还包括一个电位器，利用它预先给定该转子的标准位置，以使泵和它的转换器（控制、电源等）的误差能够在磁轴承调节范围内调节。

属于该泵误差的因素首先是轴向传感器的较大的胶印误差，以及取决于该泵安装位置的转子标准定位。由于“零电流”调节器可调节的范围是限定的，每次新安装系统时必须对平衡电位器做新的调整。因为轴向传感器的胶印误差也取决于连接电缆的长度，则对泵和转换器间的连接电缆的一次变换，相应必须进行一次新的人工平衡调节。一般地，这种对泵误差的人工平衡调节必须在制造厂的试验站首先进行。当该泵在用户处安装完毕后，有必要对其做一次重新平衡，同样地在以后的轴承范围内的改变和不定期的调整情况下，也必须重新平衡。由于用户一般地不可能自己从事对磁轴承的人工平衡调节，致使用于泵的安装和运行维护有关的保养费用开支特别高。

本发明的目的是提供一种本文开头提及的方法和一个适于实现这种方法的电路，使平衡校正程序不用手动操作即可实现。

本发明任务的是这样实现的，即自动校正胶印误差，使静止的转子初始时靠在一个轴向挡块上，而正在运行的转子的标定位置-即它的易变动的平衡位置-离开该瞬时的转子制动位置为大约转子总行程的一半，将此信息供给偏转线圈，该转子接受其标定位置，且几乎与胶印机无关，并且首先设定两个可能的转子制动位置之一作为所取的制动位，在转子从该设定的转子制动位置离开直至达到转子可能达到的总行程的大约一半的过程中，使转子实现动态稳定。

根据本发明，以一种非常有利的方式使平衡过程无需人工干预自动实现。首先使静止的转子靠在一个轴向挡块上，正在运行中的转子的标定位置-其不稳定的平衡位置-离开该瞬时的转子制动位置为大约转子总行程的一半。由于存在着两个轴向挡块，并且不知道静止转子已经接纳了哪个挡块位置，因此首先假定两个转子制动位置之一作为给定量。为了起动，首先使具有一个胶印误差的轴向传感器信号与一个具有相反极性的同样大小的信号均衡，此后电压发送器输出一个相应一半行程的带有一确定极性的电压值。如果电压值的极性不正确，流到偏转线圈的电流就可能升高，这是因为该转子不可能达到其平衡位置。当该电流值升高超过一个最大临界值时，此试验就被中断。接着从该电压发送器输出一个相应转子一半行程的改变极性的电压值，这个电压值用于使转子离开其制动位置，从而该装有转子的机器可以启动进入运行状态。

本发明的进一步优点和细节将参照附图1和2加以说明，附图表示：

图1表示一个极度简化的方框图;和

图2表示一个用于调节装置具有启动实例的方框图

在附图所示的可实现本发明的方法的电路方框图中，符号1代表轴向传感器。它的信号通过一个调节装置的放大器2传送，该调节装置整体由标号3表示。该调节装置3的输出电流信号被放大器4放大，并输送至偏转线圈5。目前图中只画出了一个偏转线圈。实际情况下可使用两个或更多偏转线圈。

对这种众所周知的轴向-激活调节对象进行如下方式的调节，轴向传感器1产生信号，其中转子误差的大小是与其标定位置相对应的，来自放大器4并流入偏转线圈5的电流促使该转子返回其标定位置。下面将继续加以说明，当转子已经进入其不稳定的平衡位置时，流过偏转线圈5的电流马上为零值。为此电路中包括一个“零电流”调节器，它是该调节装置3的组成部分。此外该调节装置3的结构是按本发明给定步骤完成的。

图2表示一个包括该调节装置3的结构实例的电路框图。在此电路图中，来自放大器2的信号还将传送到一个所谓取样和保持电路（点划线方框6，输入21），该电路由电阻7、8、电容9、运算放大器10和场效应晶体管11构成。该取样和保持电路具有以下特性，即它的输出总是取与输入信号相反极性的电压值，并保持在这个值。该取样和保持电路6的输出12连接到一个加法级13。而该加法级13又与所述放大器2和一个电压发送器14相连接。其输出的总信号发送至一个调节器15。

为控制按本发明的起动方法的过程，该电路还包括一个逻辑电路16。信号通过导线17传至逻辑电路16，该信号与从放大器4到偏转线圈5流动的电流相一致。这个逻辑电路经由导线18，19和20分别与场效应晶体管11，电压发送器14和放大器4连接，这样就可以自动地控制这个电路组件。最后本电路还包括连接电阻23的导线22。这样一个装有磁性轴承的具有上述电路的机器的起动过程如下：电路接通后晶体管11首先导通，该晶体管11与放大器10、电阻7、8和电容器9共同构成取样和保持电路6，由于该电路6的输入21与放大器2的输出端相连，则它的输出端12输出一个同样大小的具有相反极性的电压值。该输出带有一个或大或小的误差，在放大器2中被放大的传感器1的信号将首先通过传送至加法级13的取样和保持电路信号被中断。

接着晶体管11截止，使在放大器2中被放大的传感器1的信号的变化不再被中断，同时经过导线20使放大器4进入工作状态，并且电压发送器14输出一个具有一确定的极性的电压值到加法级13，该电压值与该转子的一半行程相匹配。由于不知道该静止的转子靠在两个轴向挡块中的哪一个上，这个电压值可能是正确的，也可能是错误的。对这个问题的复查可根据在轴向-激活调节对象的范围内电压或电流的变化来进行。

在图示的实施例中，该逻辑电路16通过导线17与放大器4的输出端相接，当与转子的半行程相匹配的电压值输送到调节器15后，该转子或者能朝它的标定位置运动，或者不运动。如果转子不能到其所期望的标定位置，则当放大器4被释放后，根据轴向-激活调节通过逻辑电路16流向偏转线圈5的电流增加，而转子本身并不运动。逻辑电路16经导线17记录下这一调节边界值的超出状况，从而中止这一尝试过程，这是因为目前已经清楚：从电压发送器14输出的电压具有错误的极性。因此该逻辑电路16将使电压发送器14换向，即将其输出反向。据此该转子在放大器4重新释放时可获得正确极性的电压，并且位于其所期望的标定位置。由于在放大器4释放的同时，晶体管11被截止，放大器10与电容器9及电阻23共同作用实现一积分器功能，即一种“零电流”调节功能。流至偏转线圈5的电流因此长时间在零值点被调节。这种调节能够对转子时而偏离其标准位置的情况加以校正，例如转子水平轴与其半行程不相匹配的情况。

在图示和所介绍的实施例中，由电压发送器14输出的电压极性的正确性根据电流值可加以确认，该电流从放大器4流向偏转线圈5。另外一种识别的可能性是，对从轴向传感器-放大前或放大后-输出的信号进行观察。一条将传感器1的输出端连接到逻辑电路16的导线24在图中用点划线示出。如果从电压发送器送出的电压极性不对，由于转子不可能运动，因此传感器信号本身不会发生明显的变化。反之如果电压发送器输出的电压极性正确，转子启动，从而该轴向传感器的信号变动大，因此通过对该信号变化的观察，即可确认电压发送器输出电压的极性正确与否。

所述包括自动胶印调整的总调节装置3采用一个数字调节和控制单元得以实现，而这个捕集试验的控制借助于一个程序软件加以实现。

Claims (11)

1、装有磁性轴承的转子的机器的起动方法，该磁轴承具有以下特征：

-永久磁铁，用于作为转子的轴承，该轴承在径向上稳定、轴向上不稳定；

-一个轴向传感器(1)，一个调节器(3，15)和至少一个偏转线圈(5)，使该转子在机器运行期间在轴向上保持在其易变动的平衡位置处，该偏转线圈(5)被供给电流，电流的大小取决于转子偏离其易变的平衡位置的偏差(轴向-激活调节对象)；

-一个调节装置(9，10，11)，用于自动地调节上述偏转线圈(5)中流过的电流，在该转子的易变平衡位置处的电流具有零值(电流零点调节)，

-起动用于磁轴承系统的机器的方法、特别是包括校正轴向传感器的胶印误差的方法，其特征是：这种胶印误差的校正是自动实现的，静止的转子初始是靠在一个轴向挡块上，而正在运行的转子的标定位置-即它的易变动的平衡位置-离开该瞬时的转子制动位置为大约转子总行程的一半，这一事实作为信息，供给偏转线圈，该转子接受其标定位置，且几乎与胶印机无关，并且首先设定两个可能的转子制动位置之一作为所取的制动位，在转子从该设定的转子制动位置离开直至达到转子可能达到的总行程的大约一半的过程中，使转子实现动态稳定。

2、按权利要求1的方法，其特征是：在这种情况下，若设定的转子制动位置不符合实际情况，可以改取另一个转子制动位置为给定位置，并且使转子从该所取转子制动位置离开直至达到转子可能达到的总行程的大约一半的过程中实现动态稳定。

3、按照权利要求1或2的方法，其特征是：记录流过偏转线圈（5）的电流值，检验该作为设定值的转子制动位置是否正确。

4、按权利要求1或2的方法，其特征是：利用轴向传感器（1）输出的信号，检验该作为设定值的转子制动位置是否正确。

5、按权利要求1-4中任一个的方法，其特征是：该调节装置（3）包括一个控制单元，它借助于一个数字调节-和控制单元实现胶印机误差的自动校正。

6、按权利要求1-4中任何一个的方法，其特征是，通过一个控制电路（16）采取下列措施：

-当转子静止不动地靠在两个轴向挡块之上时，具有胶印机误差的轴向传感器（1）的信号变为同样大小且极性相反的信号，输送到调节器（15）;

-然后从电压发送器（14）向该调节器（15）输送一个电压信号，其大小和方向在该转子靠在一个确定的（第一个）挡块的情况下，是如此选择的，即使该转子从第一挡块离开大约两挡块间距的一半行程;

-根据对轴向-激活调节对象的一个组件上电压或电流状况的检测，确定所取的转子-制动位置是正确的还是错误的;

-如果所取的制动位置最错误的，则从电压发送器（14）向调节器（15）输送一个反向信号，并且开始启动“电流零点”调节;

-所取制动位置为正确时，该转子取其大概的额定位置，并且开始所谓“电流零点”调节功能（9，10，11）。

7、按权利要求6的方法，其特征是：为了判断电压发送器（14）所供给的电压值的正确性，将偏转线圈（5）中流过的电流记录下来。

8、按权利要求6的方法，其特征是，为了判断电压发送器（14）所供给的电压值的正确性，可利用轴向传感器（1）供给的信号。

9、实现按权利要求1-4，6，7或8之一的方法的电路，具有一个轴向的激活调节器（1，2，3）和一个“电流零值”调节器（9，10，23），其特征在于，该电路包括一个电路（6），用以产生一个相对于轴向传感器（1）的信号反向的信号。

10、按权利要求9的电路，其特征在于，电路（6）是一个取样和保持电路。

11、按权利要求10的电路，其特征在于，当晶体管（11）截止后，该取样和保持电路（6）的运算放大器（10）成为该“电流零值”调节器的组件。

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