[发明专利]直线电机高频短程往复运动机构及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及运动机构，特别涉及采用直线电机的往复运动机构及其控制方法。

背景技术

现有技术中，往复运动一般都是采用旋转电机通过机械转换机构进行驱动，而近来也有直接采用直线电机进行驱动的，这种直线电机驱动模式，在电机动子处于起点启动和止点制动的状态时，必须外界施以足够大的启动力和制动力，以克服系统惯性，尤其是在折返点时，系统先要制动电机动子，然后，再施加反向力进行启动，造成极大的浪费。在高频、短程往复直线电机驱动的实际控制过程中，系统要频繁地施加反向电流，而且这种反向电流还非常大，极易造成电机绕组的烧损，也影响了电机的使用寿命。目前，专利号：CN201010522729.7《高精度高效率直线往复驱动系统》中也公开了一种直线驱动系统，该方案中采用定子两端固定电磁缓冲器的方式，缓冲动子的惯量，起到制动的作用，但该方案仅仅是解决了制动缓冲作用，并不能帮助启动，尤其是无法将系统的运动惯量存储起来，所以，还有必要设计一种新的控制方法，能够达到更加实效和节能。

发明内容

本发明提供一种直线电机高频短程往复运动机构及其控制方法，采用在电机定子两端加设缓冲蓄能机构的方式，有效地存储电机动子的运动能量，解决现有技术中系统不完善以及节能效果差的技术问题。

本发明为解决上述技术问题而提供的这种直线电机高频短程往复运动机构包括电机定子以及电机动子，在电机定子两端分别固定有缓冲蓄能机构，该直线电机高频短程往复运动机构还包括检测电机动子运动参数的传感器、驱动电机动子运动的直线电机驱动器以及控制所述直线电机驱动器的控制机构。所述缓冲蓄能机构一端固定在电机定子上，另外一端抵触于所述电机动子上，所述缓冲蓄能机构为自由型空气弹簧、阻尼型空气弹簧、空气弹簧为囊式空气弹簧或膜式空气弹簧。

这种采用直线电机高频短程往复运动机构的往复运动控制方法包括：当直线电机的动子向定子一端运动时，压缩设置在定子一端的缓冲蓄能机构，缓冲蓄能机构缓冲动子的冲击惯量，并吸收动子的动能；当直线电机的动子向反方向折回时，缓冲蓄能机构释放已吸收的动子动能，助推动子反方向运动。动子运动过程中，由线性传感器检测动子运动的位置和速度，并将该信息通过直线电机驱动器反馈给控制机构，由控制机构发出指令给直线电机驱动器，由直线电机驱动器控制动子的运动。

本发明采用上述的技术方案，充分利用气弹簧所具有的蓄能和缓冲的独特物理特性，配合智能控制算法，在直线电机正向推程，气弹簧充分吸收存储直线电机动子的运动能量，帮助直线电机制动，减少制动冲击和噪声；在直线电机返程启动时，气弹簧释放存储的能量，起到助推和加速的作用，减少直线电机驱动电流，这样循环往复，充分起到缓解冲击振动、减少噪声和大幅节能作用，这种制动助推控制方式使直线电机能有效地应用在高频、短程和大中惯量负载的往复运动驱动中，再采用所述“荡秋千控制方法”，可进一步降低直线电机规格，减少系统体积和复杂程度、进一步节约能量。

附图说明

图1是本发明直线电机高频短程往复运动机构的原理示意图。 图2是本发明中所采用气弹簧的载荷挠度曲线。 图3是本发明中所采用气弹簧的载荷频率曲线。 图4是往复运动机构不加弹性蓄能机构的运动位置、速度、电流曲线。 图5是往复运动机构加弹性蓄能机构的运动位置、速度、电流曲线。

具体实施方式

结合上述附图说明本发明的具体实施例。