[发明专利]直线电机的驱动器及驱动方法

说明书

技术领域

本发明属于工业测试技术领域，涉及一种直线电机，尤其涉及一种直线电机驱动器；此外，本发明还涉及上述直线电机驱动器的驱动方法。

背景技术

目前，直线电机及其驱动器的生产技术和应用技术在工业发达国家正处于发展阶段，并作为一种崭新的进给方式呈现出极大的生命力，西方国家已有十多个著名的公司生产不同种类和型号的直线电机及驱动器。

美国An orad公司是世界上最大的直线电机供应商之一，从二十世纪八十年代初开始研制直线电机，主导产品是正弦波永磁交流直线电机和方波无刷直流直线电机，其应用的典型实例是二十世纪九十年代为美国Ingersoll铣床公司生产的高速卧式加工中心HVM800和X.Y.Z轴均采用永磁式同步直线伺服电动机驱动的HVM600.其最大进给速度为76.2m/min，加速度为1-1.5g。这轰动了当时的国际机床界，被誉为世界机床技术的新高峰。

美国的Kollmorgen公司是世界上著名的工业运动控制厂家，其提供的永磁式直线伺服电机有两大类型.一种是动子无铁心结构，具有极高的动态性能，在速度低于60um/min时仍然能平滑运动。另一种是动子有铁心结构，可获得高达8000N推力。由于永磁体采用了模块化设计，定子的长度可根据用户需要加长，可达到1000mm以上，最高速度可达300m/min。日本三井精机公司生产的高速工具磨床，采用直线电机驱动Z轴，其上下移动的频率可达400次/min(行程为25mm)，最高加速度为2.3g。

日本sodick公司将直线电机应用于电火花机床，推出了装配直线电机的AQ系列电火花成形机和线切割机。可在0.0001mm的控制当量的条件下将轴的运动速度提高到36m/min，最大加速度达到1.2g。这样的技术指标使新一代的电火花成形机兼具了高速度和精加工的综合条件，使电火花成形加工的性能有了较大的提高，在电加工界引起了很大反响。

德国的Siemens公司的永磁式直线同步电机最大移动速度可达200m/min，最大推力可达6600N，最大位移504mm，适用于高速铣床、曲轴车床、超精密车床、磨床、激光车床等。

直线电机直接驱动的飞速发展使一些不生产直线电机控制系统和驱动装置的厂家与电机制造厂进行合作，开发生产直线电机配套系统的驱动装置.例如Fanuc公司和美国电机制造厂Anoard Inc之间的合作关系。另外一些公司，如美国Anorad公司和德国Siemens公司合作，他们专门定义了CNC和伺服系统与直线电机的性能和接口特性。德国Indramat公司在其数字化智能直线电机伺服驱动器中引进了先进的国际化、开放式SERCOS(Serial Real-timeCommunication System)接口标准，使得位置闭环控制在驱动器内部完成。

总的来说，作为高速加工中心的新一代的直线电机伺服技术，在国外已进入工业应用阶段。但国内直线电机的研究和应用尚处于起步阶段，大多数研究停留在仿真和试验阶段，试验数据非常有限，缺乏对比资料和生产经验，与国外相比差距很大。由于关键的直线电机伺服技术主要掌握在少数直线电机和伺服控制装置制造商手中，并视为商业机密，技术封锁和技术保密使能够查阅的资料少之又少；要发展我国的高速加工中心和高速运输，建立相关产业，就必须走自己研究开发的道路。因此，直线电机及其测试装置及测试方法的自主研发势在必行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种直线电机的驱动器，可完成对直线电机的驱动控制，且成本较低。

同时，本发明还提供上述直线电机的驱动器的驱动方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种直线电机驱动器，该驱动器包括：

数字信号处理器DSP，用以控制直线电机的位置环路、速度换路、电流环路；

开关电源，与所述数字信号处理器DSP连接；

驱动电路，包括自动保护单元；

电机反馈位置获取单元，用以获取电机转子的实际位置；电机转子位置由编码器送至接口电路，由DSP通过数据总线定时读取，数据经过数字滤波以及分析处理，得到电机转子的实际位置；

电机反馈转速计算单元，用以根据所述电机反馈位置获取单元获取的电机转子的实际位置、测量时间计算出电机的实际转速；

电机反馈电流获取单元，利用电阻采样，通过线性光藕隔离送给AD转换器，模拟信号转换为数字量后经串行口送给DSP；