動線圈型磁浮電機的磁對準方法及系統(tǒng)的制作方法

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動線圈型磁浮電機的磁對準方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種動線圈型磁浮電機的磁對準方法及系統(tǒng)，所述方法包括：在所述動子線圈上安裝壓力傳感器；向所述動線圈型磁浮電機輸入恒定的交軸電流和直軸電流；向所述動線圈型磁浮電機輸入第一模擬位置信號，并獲取所述壓力傳感器上的對應于每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)；向所述動線圈型磁浮電機輸入第二模擬位置信號，獲取所述壓力傳感器上的對應于每個發(fā)力體的第二壓力讀數(shù)；根據第一模擬位置信號和每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)、第二壓力讀數(shù)確定每個發(fā)力體的初始磁角度。本發(fā)明能夠簡單、高效地獲取動子線圈中各個發(fā)力體的初始磁角度，有效的降低動線圈型磁浮電機的磁對準時間，從而提高產品的工作效率。
【專利說明】動線圈型磁淳電機的磁對準方法及系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種動線圈型磁浮電機的磁對準方法及系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 對于動線圈型磁浮電機而言，基于矢量控制的解耦策略是一種比較成熟的控制方法，該方法通過坐標變換，實現(xiàn)了永磁同步電機的直軸電流和交軸電流的解耦，從而達到了水平向運動與垂向運動的獨立控制。
[0003] 對于這種解耦控制策略，在進行伺服閉環(huán)時，首先需要知道磁浮電機動子在磁鋼陣列中的位置，即初始磁角度。否則，由于閉環(huán)時發(fā)力體出力方向未知，磁浮電機在尚未浮起時，便很可能已經出現(xiàn)水平力超過靜摩擦力而導致電機動子產生滑動，使得磁浮電機動子和定子之間出現(xiàn)機械摩擦，影響產品安全和使用壽命。
[0004] 為了獲知初始磁角度，一種方法是在系統(tǒng)中加入磁敏感傳感器，如霍耳元件。這樣在初始化時，可以通過這些傳感器來直接得到磁浮電機動子相對于磁場的初始位置。但是，霍耳元件在磁場中的測量精度不高，導致初始磁角度誤差較大，進而使得直軸電流和交軸電流之間不能完全解耦，降低了伺服性能。
[0005] 專利號為US7205741的美國專利中提出了一種利用位移來探測初始磁角度的方法。該美國專利技術方案中，動子線圈的底部與磁鋼陣列接觸的部分設有一層"end stops"，具有一定的彈性，原本用于保護動子線圈和磁鋼陣列接觸時的機械撞擊。當動子線圈中通入電流，并改變電流的控制角時，動子線圈所產生的力將隨著控制角的變化而變化。由于"end stops"可以壓縮，因此動子線圈與磁鋼陣列之間的垂向距離也將隨著控制角的變化而變化。這樣，根據垂向距離最大或者最小時的電角度，即可獲知動子線圈在磁鋼陣列中的初始磁角度。
[0006] 上述磁對準方法需要不斷變更電流的控制角，在磁對準范圍內進行逐一掃描。如果要獲得更高的磁對準精度，控制角的變化間隔必須比較小，這導致對準時間大大加長，不利于廣率的提商。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種動線圈型磁浮電機的磁對準方法及系統(tǒng)，能夠簡單、高效地獲取動子線圈中各個發(fā)力體的初始磁角度，有效的降低動線圈型磁浮電機的磁對準時間，從而提商廣品的工作效率。
[0008] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種動線圈型磁浮電機的磁對準方法，所述動線圈型磁浮電機包括磁鋼陣列和動子線圈，所述動子線圈包括多個發(fā)力體，所述方法包括：
[0009] 在所述動子線圈上安裝壓力傳感器；
[0010] 向所述動線圈型磁浮電機輸入恒定的交軸電流和直軸電流；
[0011] 向所述動線圈型磁浮電機輸入第一模擬位置信號，并獲取所述壓力傳感器上的對應于每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)，其中，所述第一模擬位置信號在所述磁鋼陣列產生的磁場中的位置范圍為[0, 2 τ ];
[0012] 向所述動線圈型磁浮電機輸入第二模擬位置信號，獲取所述壓力傳感器上的對應于每個發(fā)力體的第二壓力讀數(shù)，其中，所述第二模擬位置信號為第一模擬位置信號加上 τ /2 ；
[0013] 根據第一模擬位置信號和每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)、第二壓力讀數(shù)確定每個發(fā) 力體的初始磁角度。
[0014] 進一步的，在上述方法中，所述交軸電流的值為零，所述直軸電流的值為非零。
[0015] 進一步的，在上述方法中，根據第一模擬位置信號和每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)、第二壓力讀數(shù)確定每個發(fā)力體的初始磁角度的步驟中，根據下述公式獲取每個發(fā)力體的初始磁角度：
[0016]

【權利要求】
1. 一種動線圈型磁浮電機的磁對準方法，所述動線圈型磁浮電機包括磁鋼陣列和動子線圈，所述動子線圈包括多個發(fā)力體，其特征在于，所述方法包括：在所述動子線圈上安裝壓力傳感器；向所述動線圈型磁浮電機輸入恒定的交軸電流和直軸電流；向所述動線圈型磁浮電機輸入第一模擬位置信號，并獲取所述壓力傳感器上的對應于每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)，其中，所述第一模擬位置信號在所述磁鋼陣列產生的磁場中的位置范圍為[〇, 2 τ ]; 向所述動線圈型磁浮電機輸入第二模擬位置信號，獲取所述壓力傳感器上的對應于每個發(fā)力體的第二壓力讀數(shù)，其中，所述第二模擬位置信號為第一模擬位置信號加上τ/2 ; 根據第一模擬位置信號和每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)、第二壓力讀數(shù)確定每個發(fā)力體的初始磁角度。
2. 如權利要求1所述的動線圈型磁浮電機的磁對準方法，其特征在于，所述交軸電流的值為零，所述直軸電流的值為非零。
3. 如權利要求2所述的動線圈型磁浮電機的磁對準方法，其特征在于，根據第一模擬位置信號和每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)、第二壓力讀數(shù)確定每個發(fā)力體的初始磁角度的步驟中，根據下述公式獲取每個發(fā)力體的初始磁角度：
,其中，X(I表示所述初始磁角度，Xi表示所述第一模擬位置信號，Μ表示所述動子線圈的總質量，g表示重力系數(shù)，Pi表示所述第一壓力讀數(shù)，P2表示所述第二壓力讀數(shù)。
4. 如權利要求1所述的動線圈型磁浮電機的磁對準方法，其特征在于，所述交軸電流的值為非零，所述直軸電流的值為零。
5. 如權利要求4所述的動線圈型磁浮電機的磁對準方法，其特征在于，根據第一模擬位置信號和每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)、第二壓力讀數(shù)確定每個發(fā)力體的初始磁角度的步驟中，根據下述公式獲取每個發(fā)力體的初始磁角度：
，其中，^表示所述初始磁角度，1:表示所述第一模擬位置信號，Μ表示所述動子線圈的總質量，g表示重力系數(shù)，Pi表示所述第一壓力讀數(shù)，P2表示所述第二壓力讀數(shù)。
6. -種動線圈型磁浮電機的磁對準方法，所述動線圈型磁浮電機包括磁鋼陣列和動子線圈，所述動子線圈包括多個發(fā)力體，其特征在于，所述方法包括：在所述動子線圈上安裝壓力傳感器；向所述動線圈型磁浮電機輸入恒定的交軸電流和直軸電流；獲取初始的對準次數(shù)值；判斷所述對準次數(shù)值是否大于〇 ; 若是，則向所述動線圈型磁浮電機輸入第一模擬位置信號，獲取所述壓力傳感器上的對應于每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)，其中，所述第一模擬位置信號在所述磁鋼陣列產生的磁場中的位置范圍為[〇,2τ];向所述動線圈型磁浮電機輸入第二模擬位置信號，獲取所述壓力傳感器上的對應于每個發(fā)力體的第二壓力讀數(shù)，其中，所述第二模擬位置信號為第一模擬位置信號加上τ/2 ;根據第一模擬位置信號和每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)、第二壓力讀數(shù)確定每個發(fā)力體的初始磁角度；將所述對準次數(shù)值減1，并獲取新的第一模擬位置信號后，轉到所述判斷所述對準次數(shù)值是否大于〇的步驟；若否，則計算每個發(fā)力體的所有初始磁角度的平均值以生成每個發(fā)力體的平均初始磁角度。
7. 如權利要求6所述的動線圈型磁浮電機的磁對準方法，其特征在于，所述交軸電流的值為零，所述直軸電流的值為非零。
8. 如權利要求7所述的動線圈型磁浮電機的磁對準方法，其特征在于，根據第一模擬位置信號和每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)、第二壓力讀數(shù)確定每個發(fā)力體的初始磁角度的步驟中，根據下述公式獲取每個發(fā)力體的初始磁角度：
，其中，x〇表示所述初始磁角度，Xi表示所述第一模擬位置信號，Μ表示所述動子線圈的總質量，g表示重力系數(shù)，Pi表示所述第一壓力讀數(shù)，P2表示所述第二壓力讀數(shù)。
9. 如權利要求6所述的動線圈型磁浮電機的磁對準方法，其特征在于，所述交軸電流的值為非零，所述直軸電流的值為零。
10. 如權利要求9所述的動線圈型磁浮電機的磁對準方法，其特征在于，根據第一模擬位置信號和每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)、第二壓力讀數(shù)確定每個發(fā)力體的初始磁角度的步驟中，根據下述公式獲取每個發(fā)力體的初始磁角度：
，其中，表示所述初始磁角度，Xi表示所述第一模擬位置信號，Μ表示所述動子線圈的總質量，g表示重力系數(shù)，Pi表示所述第一壓力讀數(shù)，P2表示所述第二壓力讀數(shù)。
11. 一種動線圈型磁浮電機的磁對準系統(tǒng)，所述動線圈型磁浮電機包括磁鋼陣列和動子線圈，所述動子線圈包括多個發(fā)力體，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：驅動器，用于向所述動線圈型磁浮電機輸入恒定的交軸電流和直軸電流，并向所述動線圈型磁浮電機分別輸入第一模擬位置信號和第二模擬位置信號，其中，所述第一模擬位置信號在所述磁鋼陣列產生的磁場中的位置范圍為[〇, 2 τ ]，所述第二模擬位置信號為第一模擬位置信號加上τ /2 ; 安裝于所述動子線圈上的壓力傳感器，用于在輸入所述第一模擬位置信號時，獲取對應于每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)，并在輸入所述第二模擬位置信號時，獲取對應于每個發(fā) 力體的第二壓力讀數(shù)；初始磁角度模塊，用于根據第一模擬位置信號和每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)、第二壓力讀數(shù)確定每個發(fā)力體的初始磁角度。
12. 如權利要求11所述的動線圈型磁浮電機的磁對準系統(tǒng)，其特征在于，所述驅動器輸入的所述交軸電流的值為零，所述直軸電流的值為非零。
13. 如權利要求12所述的動線圈型磁浮電機的磁對準系統(tǒng)，其特征在于，所述初始磁角度模塊根據下述公式獲取每個發(fā)力體的初始磁角度：
，其中，X(I表示所述初始磁角度，Xi表示所述第一模擬位置信號，Μ表示所述動子線圈的總質量，g表示重力系數(shù)，Pi表示所述第一壓力讀數(shù)，P2表示所述第二壓力讀數(shù)。
14. 如權利要求11所述的動線圈型磁浮電機的磁對準系統(tǒng)，其特征在于，所述驅動器輸入的所述交軸電流的值為非零，所述直軸電流的值為零。
15. 如權利要求14所述的動線圈型磁浮電機的磁對準系統(tǒng)，其特征在于，所述初始磁角度模塊根據下述公式獲取每個發(fā)力體的初始磁角度：
，其中，表示所述初始磁角度，Xi表示所述第一模擬位置信號，Μ表示所述動子線圈的總質量，g表示重力系數(shù)，Pi表示所述第一壓力讀數(shù)，P2表示所述第二壓力讀數(shù)。
16. -種動線圈型磁浮電機的磁對準系統(tǒng)，所述動線圈型磁浮電機包括磁鋼陣列和動子線圈，所述動子線圈包括多個發(fā)力體，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：對準次數(shù)值模塊，用于獲取初始的對準次數(shù)值，并在每次所述初始磁角度模塊確定每個發(fā)力體的初始磁角度后將所述對準次數(shù)值減1 ; 判斷模塊，用于判斷當前的對準次數(shù)值是否大于〇 ; 驅動器，用于向所述動線圈型磁浮電機輸入恒定的交軸電流和直軸電流，并在當前的對準次數(shù)值大于〇時，向所述動線圈型磁浮電機分別輸入第一模擬位置信號和第二模擬位置信號，及在在每次所述初始磁角度模塊確定每個發(fā)力體的初始磁角度后獲取新的第一模擬位置信號，其中，所述第一模擬位置信號在所述磁鋼陣列產生的磁場中的位置范圍為 [〇, 2 τ ]，所述第二模擬位置信號為第一模擬位置信號加上τ /2 ; 安裝于所述動子線圈上的壓力傳感器，用于在輸入所述第一模擬位置信號時，獲取對應于每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)，并在輸入所述第二模擬位置信號時，獲取對應于每個發(fā) 力體的第二壓力讀數(shù)；初始磁角度模塊，用于根據第一模擬位置信號和每個發(fā)力體的第一壓力讀數(shù)、第二壓力讀數(shù)確定每個發(fā)力體的初始磁角度；平均值模塊，用于在當前的對準次數(shù)值小于等于〇時，獲取每個發(fā)力體的所有初始磁角度的平均值以生成每個發(fā)力體的平均初始磁角度。
17. 如權利要求16所述的動線圈型磁浮電機的磁對準系統(tǒng)，其特征在于，所述驅動器輸入的所述交軸電流的值為零，所述直軸電流的值為非零。
18. 如權利要求17所述的動線圈型磁浮電機的磁對準系統(tǒng)，其特征在于，所述初始磁角度模塊根據下述公式獲取每個發(fā)力體的初始磁角度：
，其中，X(I表示所述初始磁角度，Xi表示所述第一模擬位置信號，Μ表示所述動子線圈的總質量，g表示重力系數(shù)，Pi表示所述第一壓力讀數(shù)，P2表示所述第二壓力讀數(shù)。
19. 如權利要求16所述的動線圈型磁浮電機的磁對準系統(tǒng)，其特征在于，所述驅動器輸入的所述交軸電流的值為非零，所述直軸電流的值為零。
20. 如權利要求19所述的動線圈型磁浮電機的磁對準系統(tǒng)，其特征在于，所述初始磁角度模塊根據下述公式獲取每個發(fā)力體的初始磁角度：
，其中，^表示所述初始磁角度，1:表示所述第一模擬位置信號，Μ表示所述動子線圈的總質量，g表示重力系數(shù)，Pi表示所述第一壓力讀數(shù)，P2表示所述第二壓力讀數(shù)。
【文檔編號】H02P21/14GK104143945SQ201310168046
【公開日】2014年11月12日申請日期:2013年5月8日優(yōu)先權日:2013年5月8日
【發(fā)明者】張曉文, 張霖, 嚴蘭舟, 楊曉峰申請人:上海微電子裝備有限公司

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