本發(fā)明屬于磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)，特具體涉及一種基于柔性套環(huán)的磁軸承轉(zhuǎn)子狀態(tài)檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

1、磁懸浮軸承是一種利用電磁力支撐轉(zhuǎn)子無(wú)接觸運(yùn)行的軸承技術(shù)，相比傳統(tǒng)的機(jī)械軸承，磁懸浮軸承具有無(wú)摩擦、無(wú)磨損、無(wú)需潤(rùn)滑等優(yōu)點(diǎn)，因此能夠顯著降低維護(hù)成本并延長(zhǎng)設(shè)備壽命。然而，磁懸浮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性直接依賴(lài)于對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的精確檢測(cè)和控制，因此轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)成為磁懸浮軸承研究中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

2、在磁懸浮軸承系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)通常包括平移、旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)以及各種擾動(dòng)等多種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)形式。在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子可能會(huì)經(jīng)歷多個(gè)臨界轉(zhuǎn)速點(diǎn)，這些點(diǎn)對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率與某一模態(tài)的固有頻率接近或相等的情況。在臨界轉(zhuǎn)速附近，由于共振效應(yīng)的作用，轉(zhuǎn)子的振幅會(huì)顯著增加，可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定運(yùn)行甚至損壞。為避免共振對(duì)系統(tǒng)的影響，需要實(shí)時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)子應(yīng)變、扭轉(zhuǎn)、振幅的數(shù)據(jù)，以便及時(shí)了解此時(shí)轉(zhuǎn)子的模態(tài)情況來(lái)調(diào)整控制策略，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3、現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)方法主要依賴(lài)于將位移傳感器、速度傳感器等加裝在磁軸承定子進(jìn)行檢測(cè)，而由于轉(zhuǎn)子是靠電磁力懸浮運(yùn)轉(zhuǎn)，其應(yīng)變、扭轉(zhuǎn)以及振動(dòng)幅值與轉(zhuǎn)子模態(tài)直接相關(guān)的的數(shù)據(jù)只能靠仿真軟件模擬估計(jì)，存在與轉(zhuǎn)子實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)時(shí)不可避免的誤差，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的獲取存在精度低、響應(yīng)慢的的問(wèn)題，容易導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)，亟待提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于柔性檢測(cè)套環(huán)的磁軸承轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)裝置，在轉(zhuǎn)子的兩級(jí)階梯軸上共采用四個(gè)柔性轉(zhuǎn)子套環(huán)來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)子應(yīng)變、扭轉(zhuǎn)、振幅、溫度的數(shù)據(jù)，套環(huán)采用pi(聚酰亞胺)柔性材料，內(nèi)置溫度、加速度、應(yīng)變?nèi)N傳感器采集數(shù)據(jù)，采用旋轉(zhuǎn)設(shè)備的無(wú)線充電技術(shù)給套環(huán)充電，最后通過(guò)振蕩電路將不同的傳感器信號(hào)以不同的頻率發(fā)射出去，傳遞給掃頻設(shè)備掃頻接收處理，解決了無(wú)法直接實(shí)時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)子模態(tài)相關(guān)重要數(shù)據(jù)的問(wèn)題，以便在轉(zhuǎn)子達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速時(shí)即時(shí)改變控制策略，維持磁軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2、具體的技術(shù)方案如下：

3、一種基于柔性檢測(cè)套環(huán)的磁軸承轉(zhuǎn)子狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，包括磁軸承轉(zhuǎn)子、磁軸承定子和支座，磁軸承定子固定在支座的支架上，磁軸承定子內(nèi)圈環(huán)向分布有磁極，磁軸承轉(zhuǎn)子的兩端分別對(duì)應(yīng)穿過(guò)磁軸承定子并與磁極磁懸浮式連接。

4、所述的磁極采用八磁極異極型磁軸承磁極，在該異極型磁軸承的結(jié)構(gòu)中，磁體的極性在周向上交替排列，即相鄰磁極的極性相反，這種排列方式使得磁力場(chǎng)能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的支撐力，使轉(zhuǎn)子懸浮旋轉(zhuǎn)。

5、所述的異極型磁軸承為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的懸浮，采用電磁鐵來(lái)產(chǎn)生控制磁場(chǎng)，通過(guò)調(diào)節(jié)電磁鐵的電流，系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)調(diào)整磁力的大小和方向，以維持轉(zhuǎn)子的平衡和穩(wěn)定性。

6、所述的異極型磁軸承不僅能提供徑向支撐力，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)磁力的方向和大小來(lái)控制轉(zhuǎn)子的軸向位置和姿態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)多自由度的支撐和控制。

7、所述的支座帶有減振功能，磁軸承雖然能夠提供無(wú)摩擦的支撐，但對(duì)外部振動(dòng)比較敏感，外部的振動(dòng)或沖擊會(huì)通過(guò)安裝結(jié)構(gòu)傳遞到磁軸承和被支撐的轉(zhuǎn)子上。減振支座可以有效地隔離這些外部振動(dòng)，減少振動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響，并抑制共振現(xiàn)象，確保轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)懸浮，具有減振功能的支座包括剛性隔振基座和四個(gè)彈簧彈性元件，固定在隔振基座的底部四角處，其可以提供柔性支撐，吸收外部振動(dòng)能量，并減少振動(dòng)向磁軸承系統(tǒng)的傳遞。

8、所述的隔振基座是減振平臺(tái)的支撐結(jié)構(gòu)，它將整個(gè)減振系統(tǒng)與磁軸承主體連接起來(lái)，并在隔離振動(dòng)的同時(shí)提供必要的結(jié)構(gòu)支撐。

9、所述的磁軸承定子的外側(cè)加裝有外蓋，外蓋能夠有效保護(hù)內(nèi)部組件，避免灰塵、濕氣和其他污染物的侵入，從而提高磁軸承的可靠性和使用壽命。此外，外蓋還負(fù)責(zé)將定子組件緊固在軸承的殼體內(nèi)，確保電磁線圈和其他內(nèi)部元件的位置穩(wěn)定，從而保持定子與轉(zhuǎn)子之間的適當(dāng)間隙，并減少磁軸承運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲。

10、磁軸承轉(zhuǎn)子選擇高強(qiáng)度不銹鋼，以確保在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛性。磁軸承轉(zhuǎn)子為階梯軸結(jié)構(gòu)，從中部到端部包括一級(jí)階梯軸、二級(jí)階梯軸和三級(jí)階梯軸，一級(jí)階梯軸的直徑是二級(jí)階梯軸直徑的兩倍，二級(jí)階梯軸的直徑是三級(jí)階梯軸直徑的兩倍，不同直徑的軸段設(shè)置以適應(yīng)不同的支撐位置和負(fù)載需求。設(shè)計(jì)時(shí)確保各級(jí)軸段之間的過(guò)渡區(qū)域具備足夠的平滑性，避免應(yīng)力集中導(dǎo)致疲勞損壞。轉(zhuǎn)子的幾何形狀應(yīng)精確，以維持與磁軸承之間的均勻氣隙。對(duì)磁軸承轉(zhuǎn)子進(jìn)行嚴(yán)格的動(dòng)平衡處理，以降低不平衡引起的振動(dòng)。轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)平衡等級(jí)達(dá)到g2.5，使其適應(yīng)高速應(yīng)用場(chǎng)合，保證對(duì)轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

11、柔性檢測(cè)套環(huán)包含一層絕緣套環(huán)，固定在轉(zhuǎn)子上，所述的柔性檢測(cè)套環(huán)共四個(gè)，兩個(gè)套設(shè)在一級(jí)階梯軸的兩端，兩個(gè)套設(shè)在兩側(cè)二級(jí)階梯軸的外端上。

12、所述的柔性檢測(cè)套環(huán)采用pi(聚酰亞胺)有機(jī)高分子柔性材料為主要基底材料，pi材料具有良好的柔韌性和耐彎曲性，能夠承受多次彎折和形變而不損壞，非常適合用于需要靈活性的柔性電路板應(yīng)用。pi材料可以制成非常薄的膜狀，同時(shí)保持高強(qiáng)度，這些優(yōu)點(diǎn)使得其可彎折成圓環(huán)狀的檢測(cè)套環(huán)并長(zhǎng)期使用，pi材料的熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)異，可以在高達(dá)300℃甚至更高的溫度下長(zhǎng)期使用，這使得其在磁軸承50℃-120℃的工作溫度區(qū)間內(nèi)具有顯著優(yōu)勢(shì)。pi材料在不同溫度和濕度條件下尺寸變化很小，具有低熱膨脹系數(shù)，這有助于套環(huán)在高精度檢測(cè)環(huán)境中維持電路的穩(wěn)定性和可靠性。

13、所述的柔性檢測(cè)套環(huán)的電路包含三種傳感器，分別是溫度傳感器、加速度傳感器、應(yīng)變傳感器。

14、進(jìn)一步的，溫度傳感器可以檢測(cè)轉(zhuǎn)子該處的溫度，其作用在于反映轉(zhuǎn)子不同模態(tài)時(shí)的工作溫度，作為轉(zhuǎn)子達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)切換控制策略的輔助指標(biāo)，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子的工作溫度。

15、進(jìn)一步的，加速度傳感器可以檢測(cè)轉(zhuǎn)子該處的振幅加速度，其作用在于反映轉(zhuǎn)子該處的振動(dòng)幅值。當(dāng)振動(dòng)幅值超過(guò)一定閾值時(shí)，意味著轉(zhuǎn)子偏離正常工作狀態(tài)，如果未能及時(shí)識(shí)別和應(yīng)對(duì)，會(huì)導(dǎo)致磁軸承失去控制能力。且振動(dòng)幅值可反應(yīng)出轉(zhuǎn)子此時(shí)所處的的模態(tài)，作為轉(zhuǎn)子達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)切換控制策略的重要指標(biāo)。

16、進(jìn)一步的，應(yīng)變傳感器可以檢測(cè)轉(zhuǎn)子該處的應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)力，其作用在于反映轉(zhuǎn)子該處的應(yīng)變和扭矩，應(yīng)變和扭矩作為直接反映轉(zhuǎn)子受力狀態(tài)和變形的物理量，能夠?yàn)槟B(tài)特性分析提供重要的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，作為轉(zhuǎn)子達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)切換控制策略的重要指標(biāo)。

17、進(jìn)一步的，磁懸浮軸承定子磁極端部處直接安裝有轉(zhuǎn)速傳感器與位移傳感器，采用聚氨酯膠進(jìn)行固定。聚氨酯膠粘性較強(qiáng)，且具有一定的彈性和抗沖擊能力，適用于振動(dòng)較大的應(yīng)用場(chǎng)合，保證傳感器與磁極緊密貼合。

18、進(jìn)一步的，所述的轉(zhuǎn)速傳感器與位移傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子處的位移形變量和轉(zhuǎn)速，其作用在于反映轉(zhuǎn)子該處的位移和轉(zhuǎn)速，作為轉(zhuǎn)子達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)切換控制策略的重要指標(biāo)。

19、所述溫度傳感器、加速度傳感器、應(yīng)變傳感器為滿(mǎn)足運(yùn)用在柔性套環(huán)中的彎折和延展性要求，均采用石墨烯基底傳感器，石墨烯傳感器的柔性性能優(yōu)秀，可以承受270度的彎曲形變。

20、石墨烯的應(yīng)變傳感器為多層結(jié)構(gòu)，其物理結(jié)構(gòu)主要由石墨烯薄膜層、壓電材料層、電極結(jié)構(gòu)層、柔性基底層和封裝層構(gòu)成。

21、進(jìn)一步的，所述的石墨烯薄膜層是一種單原子層厚度的二維碳材料，具有出色的力學(xué)性能和電學(xué)導(dǎo)電性，用于將外部施加的機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換為可檢測(cè)的電信號(hào)。

22、進(jìn)一步的，壓電材料層的壓電聚合物采用聚偏氟乙烯涂層，該壓電材料能夠在受到機(jī)械壓力時(shí)產(chǎn)生電荷，通過(guò)與石墨烯的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)變的高靈敏度檢測(cè)。石墨烯的導(dǎo)電性使得這些電荷得以收集和傳導(dǎo)，從而輸出相應(yīng)的信號(hào)。

23、進(jìn)一步的，所述的石墨烯應(yīng)變傳感器中設(shè)置有上、下兩層電極，用于將石墨烯和壓電材料產(chǎn)生的電荷傳遞到外部電路進(jìn)行信號(hào)處理。電極材料選用高導(dǎo)電性材料銀漿。兩層電極附著在石墨烯膜層的兩側(cè)，形成完整的電場(chǎng)路徑。

24、進(jìn)一步的，石墨烯應(yīng)變傳感器的柔性基底層為柔性薄膜材料pi(聚酰亞胺)。

25、進(jìn)一步的，石墨烯應(yīng)變傳感器為防止外界濕氣、灰塵等因素對(duì)靈敏度的影響，在傳感器的外部增加硅橡膠封裝層，以保證傳感器穩(wěn)定性和壽命。

26、石墨烯的溫度傳感器為多層結(jié)構(gòu)，其物理結(jié)構(gòu)主要由石墨烯薄膜層、熱耦合層、電極結(jié)構(gòu)層、柔性基底層和封裝層構(gòu)成。

27、石墨烯溫度傳感器除了熱耦合層其他結(jié)構(gòu)與石墨烯應(yīng)變傳感器相同，無(wú)壓電材料層。

28、進(jìn)一步的，石墨烯溫度傳感器的熱耦合層采用銅鍍層，使熱量能夠均勻有效地傳導(dǎo)到石墨烯薄膜上，提高石墨烯溫度傳感器對(duì)外部熱量的響應(yīng)能力，確保石墨烯層能夠準(zhǔn)確反映溫度變化。

29、石墨烯的加速度傳感器為多層結(jié)構(gòu)，其物理結(jié)構(gòu)主要由石墨烯薄膜層、膜片結(jié)構(gòu)層、質(zhì)量塊、柔性基底層、電極結(jié)構(gòu)層、封裝層構(gòu)成。

30、石墨烯加速度傳感器除了膜片結(jié)構(gòu)層和質(zhì)量塊其他結(jié)構(gòu)與石墨烯應(yīng)變傳感器相同，無(wú)壓電材料層。

31、進(jìn)一步的，石墨烯加速度傳感器的核心部分包括一個(gè)振動(dòng)膜結(jié)構(gòu)，該機(jī)械結(jié)構(gòu)用以響應(yīng)外界的加速度。石墨烯附著在該振動(dòng)膜上，在受到加速度時(shí)，振動(dòng)膜會(huì)發(fā)生形變，從而導(dǎo)致石墨烯層的應(yīng)變變化，進(jìn)而引起石墨烯電學(xué)性質(zhì)的改變，產(chǎn)生能夠反映加速度的電信號(hào)。

32、進(jìn)一步的，石墨烯加速度傳感器設(shè)計(jì)有一個(gè)微小的質(zhì)量塊，質(zhì)量塊與振動(dòng)膜片相連。當(dāng)有加速度作用在傳感器上時(shí)，慣性使得質(zhì)量塊產(chǎn)生相對(duì)位移，這會(huì)導(dǎo)致附著在振動(dòng)膜片上的石墨烯薄膜產(chǎn)生應(yīng)變。質(zhì)量塊的存在使得傳感器對(duì)加速度變化更為敏感，從而提高傳感器的靈敏度。

33、進(jìn)一步的，一級(jí)階梯軸的每個(gè)柔性檢測(cè)套環(huán)上都設(shè)有8個(gè)溫度傳感器、8個(gè)加速度傳感器和48個(gè)應(yīng)變傳感器，二級(jí)階梯軸的每個(gè)柔性檢測(cè)套環(huán)上都設(shè)有4個(gè)溫度傳感器、4個(gè)加速度傳感器和24個(gè)應(yīng)變傳感器。

34、進(jìn)一步的，柔性檢測(cè)套環(huán)內(nèi)的傳感器分布都為周向?qū)ΨQ(chēng)排列，溫度傳感器功率為10毫瓦，工作電壓5v,工作電流2ma。加速度傳感器功率為30毫瓦，工作電壓5v,工作電流6ma。應(yīng)變傳感器功率為50毫瓦，工作電壓5v,工作電流10ma。

35、柔性檢測(cè)套環(huán)中的傳感器和配套電路為了印制在柔性薄膜中，電路的制作均采用半導(dǎo)體工藝，使用無(wú)封裝的最基本電路元件進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。

36、溫度傳感器的配套電路由降壓穩(wěn)壓電源電路、調(diào)制放大電路、rc振蕩電路、功率放大電路和天線附屬電路組成。

37、進(jìn)一步的，所述溫度傳感器的降壓穩(wěn)壓電源電路主要功能是將接收線圈提供的12v的輸入電壓穩(wěn)壓到精確的5v輸出。通過(guò)線性穩(wěn)壓的方式將多余的輸入電壓以熱量的形式消耗掉，從而維持輸出電壓的穩(wěn)定性。

38、進(jìn)一步的，所述溫度傳感器的降壓穩(wěn)壓電源電路內(nèi)部包含一個(gè)差分放大器，用于比較輸出電壓與5v參考電壓。如果輸出電壓偏離了5v，差分放大器會(huì)控制內(nèi)部的功率晶體，使其調(diào)整輸出電壓至5v。

39、進(jìn)一步的，所述溫度傳感器的降壓穩(wěn)壓電源電路通過(guò)內(nèi)部的負(fù)反饋回路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸出電壓，當(dāng)電壓波動(dòng)時(shí)，負(fù)反饋電路會(huì)迅速調(diào)整晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)，確保輸出電壓始終保持穩(wěn)定。

40、進(jìn)一步的，所述溫度傳感器的降壓穩(wěn)壓電源電路為了保護(hù)穩(wěn)壓器和負(fù)載，還集成了過(guò)熱保護(hù)電路和短路保護(hù)電路，當(dāng)電流過(guò)大或溫度過(guò)高時(shí)，它會(huì)自動(dòng)限制電流或關(guān)閉輸出。

41、進(jìn)一步的，所述溫度傳感器在得到5v穩(wěn)定電壓供應(yīng)后，通過(guò)肖特基二極管和電容組合的電路，采集細(xì)微的電壓變化。傳感器信號(hào)通過(guò)由兩個(gè)運(yùn)算放大器組成的40倍放大電路放大后，通過(guò)rc方波震蕩電路產(chǎn)生可調(diào)頻率的方波，經(jīng)過(guò)功率放大電路的方波和天線附屬電路調(diào)制后發(fā)出。

42、所述的加速度傳感器的的配套電路由降壓穩(wěn)壓電源電路、放大調(diào)制電路、rc振蕩電路、功率放大電路和天線附屬電路組成。

43、進(jìn)一步的，所述加速度傳感器的降壓穩(wěn)壓電源電路原理同上。

44、進(jìn)一步的，所述加速度傳感器在得到5v穩(wěn)定電壓供應(yīng)，加速度傳感器采集數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)濾波處理，傳感器信號(hào)通過(guò)兩個(gè)運(yùn)算放大器組成的40倍放大電路放大后，通過(guò)rc方波震蕩電路產(chǎn)生可調(diào)頻率的方波，經(jīng)過(guò)功率放大電路的方波和天線附屬電路調(diào)制后發(fā)出。

45、所述的應(yīng)變傳感器的的配套電路由降壓穩(wěn)壓電源電路、放大調(diào)制電路、rc振蕩電路、功率放大電路和天線附屬電路組成。

46、進(jìn)一步的，所述應(yīng)變傳感器的降壓穩(wěn)壓電源電路原理同上。

47、進(jìn)一步的，所述應(yīng)變傳感器在得到5v穩(wěn)定電壓供應(yīng)后，通過(guò)電橋結(jié)構(gòu)，將產(chǎn)生的細(xì)微信號(hào)進(jìn)行初步調(diào)制，傳感器信號(hào)通過(guò)由兩個(gè)運(yùn)算放大器組成的40倍放大電路放大后，通過(guò)rc方波震蕩電路產(chǎn)生可調(diào)頻率的方波，經(jīng)過(guò)功率放大電路的方波和天線附屬電路調(diào)制后發(fā)出。

48、進(jìn)一步地，支座上設(shè)有發(fā)射極鐵芯，發(fā)射極鐵芯的頂部纏繞有發(fā)射線圈，發(fā)射線圈位于柔性檢測(cè)套環(huán)正下方，發(fā)射線圈連接外部電源，應(yīng)變傳感器、加速度傳感器和溫度傳感器的配套電路中都設(shè)有次級(jí)接收線圈，所述的柔性檢測(cè)套環(huán)供電采用旋轉(zhuǎn)設(shè)備無(wú)線充電模式。

49、進(jìn)一步的，在該無(wú)線充電模式下，柔性測(cè)試套環(huán)中的每個(gè)傳感器的配套電路都集成有次級(jí)接收線圈，通過(guò)電源電路將次級(jí)接收線圈的收到的感應(yīng)電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定電壓供應(yīng)給傳感器的信號(hào)放大調(diào)制模塊、信號(hào)振蕩發(fā)射模塊、功率放大模塊、天線發(fā)射模塊。

50、進(jìn)一步的，在該無(wú)線充電模式下，采用磁耦合共振的方式實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電功能。發(fā)射線圈和次級(jí)接收線圈調(diào)諧到相同的共振頻率，次級(jí)接收線圈與發(fā)射線圈共振，接收交變磁場(chǎng)并產(chǎn)生感應(yīng)電流。

51、進(jìn)一步的，在該無(wú)線充電模式下，由于轉(zhuǎn)子的不斷旋轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致線圈之間的距離和對(duì)齊狀態(tài)發(fā)生變化，因此系統(tǒng)加裝有頻率跟蹤系統(tǒng)在發(fā)射線圈電路中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)接收線圈的頻率變化，改變發(fā)射線圈的頻率使其與接收線圈的頻率相同，以便實(shí)時(shí)調(diào)整初級(jí)和次級(jí)線圈的共振頻率，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)匹配。

52、進(jìn)一步的，在該無(wú)線充電模式下，發(fā)射線圈和次級(jí)接收線圈采用趨膚效應(yīng)較小、品質(zhì)因數(shù)較高的銅導(dǎo)線。

53、進(jìn)一步的，在該無(wú)線充電模式下，基于發(fā)射線圈和次級(jí)接收線圈串聯(lián)諧振模型分析出最佳線圈匝數(shù)公式，確定初次級(jí)線圈均為12匝，仿真電路模型得到每個(gè)傳感器自帶的次級(jí)線圈輸出電壓為12v供應(yīng)給電源電路進(jìn)行降壓濾波整流處理得到5v穩(wěn)定電壓供應(yīng)。

54、進(jìn)一步的，在該無(wú)線充電模式下，發(fā)射極的鐵芯材料選用高磁導(dǎo)率的mn-zn鐵氧體來(lái)增加耦合程度，提高傳輸效率。

55、傳感器信號(hào)通過(guò)振蕩電路和天線功放發(fā)射出，由掃頻設(shè)備接收。

56、進(jìn)一步的，基于rc振蕩電路頻率的公式通過(guò)改變振蕩電路中電阻的大小，使每一個(gè)傳感器振蕩電路發(fā)射出的頻率信號(hào)都有所區(qū)別,掃頻雷達(dá)可將所有信號(hào)按頻率排列，達(dá)到識(shí)別不同傳感器信號(hào)的目的。

57、進(jìn)一步的，所述的掃頻設(shè)備距離柔性檢測(cè)套環(huán)水平距離為10厘米，較小的傳輸距離保證信號(hào)不會(huì)過(guò)多衰減。

58、進(jìn)一步的，在該無(wú)線充電模式下，設(shè)備啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)子先慢速旋轉(zhuǎn)給檢測(cè)套環(huán)上的傳感器電路充電，待等到傳感器進(jìn)入到工作狀態(tài)，掃頻設(shè)備接收到傳感器的信號(hào)后，轉(zhuǎn)子開(kāi)始進(jìn)入正常旋轉(zhuǎn)速度。

59、進(jìn)一步的，在該無(wú)線充電模式下，發(fā)射線圈距離柔性檢測(cè)套環(huán)最低處的垂直距離為5厘米，在小距離下無(wú)線充電的輸出會(huì)更加穩(wěn)定。

60、進(jìn)一步的，在該無(wú)線充電模式下，發(fā)射線圈供電由外部的電源供電。

61、本發(fā)明的有益效果在于：

62、1)本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)柔性檢測(cè)套環(huán)結(jié)構(gòu)，在一、二級(jí)階梯軸上分別安裝四個(gè)柔性套環(huán)，套環(huán)中含有的足夠多數(shù)量的柔性傳感器，套在處于磁懸浮狀態(tài)的轉(zhuǎn)子上，直接實(shí)時(shí)檢測(cè)應(yīng)變、扭轉(zhuǎn)、振幅、溫度相關(guān)反映轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)據(jù)，收集到的數(shù)據(jù)充足且層次豐富，令使用者能夠及時(shí)了解磁懸浮轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，基于轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)調(diào)整控制策略，保證磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

63、2)本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)發(fā)射線圈、鐵芯和支座，以及設(shè)計(jì)傳感器的配套電路和發(fā)射極電路中的頻率跟蹤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射線圈與柔性套環(huán)中各個(gè)傳感器次級(jí)接收線圈的無(wú)線充電和傳感器信號(hào)發(fā)射功能。傳感器的配套電路包含降壓穩(wěn)壓電源電路、放大調(diào)制電路、rc振蕩電路、功率放大電路和天線附屬電路，保證傳感器采集到的信號(hào)穩(wěn)定準(zhǔn)確地發(fā)出。頻率跟蹤系統(tǒng)則保證了發(fā)射線圈和接收線圈之間的頻率動(dòng)態(tài)匹配，確保無(wú)線充電路徑的穩(wěn)定無(wú)誤。

64、3)本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)三種石墨烯柔性傳感器的物理結(jié)構(gòu)，保證了傳感器柔性性能的同時(shí)還確保了檢測(cè)信號(hào)較高的靈敏度。

65、4)本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)包含隔振支座和彈簧彈性阻尼元件的隔振系統(tǒng)來(lái)減少振動(dòng)對(duì)磁軸承系統(tǒng)運(yùn)行的影響，隔振支座可以有效地隔離外部振動(dòng)，減少振動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響，并抑制共振現(xiàn)象，確保轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)懸?。粡椈蓮椥宰枘嵩峁┝巳嵝灾?，吸收外部振動(dòng)能量，并減少振動(dòng)向磁軸承系統(tǒng)的傳遞。該隔振系統(tǒng)提高了控制系統(tǒng)的控制穩(wěn)定性，降低了轉(zhuǎn)子失穩(wěn)事故的發(fā)生概率。

66、5)本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)磁軸承定子的外蓋，能夠有效保護(hù)內(nèi)部組件，避免灰塵、濕氣和其他污染物的侵入，從而提高磁軸承的可靠性和使用壽命。同時(shí)外蓋還可以將定子組件緊固在軸承的殼體內(nèi)，確保電磁線圈和其他內(nèi)部元件的位置穩(wěn)定，從而保持定子與轉(zhuǎn)子之間的適當(dāng)間隙，減少磁軸承運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲。