[发明专利]一种铁芯式永磁同步直线电机固有的波动力标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁芯式永磁同步直线电机结构引起的固有的波动力的标定方法。

背景技术

铁芯式永磁同步直线电机是一种将电磁能直接转换成直线运动机械能的电磁装置，它具有结构简单、定位精度高、响应速度快等优点，被广泛应用于数控机床、半导体加工装备等现代精密制造领域。

铁芯式永磁同步直线电机的结构产生复杂的非线性的波动力，该固有的波动力包括两个分力：齿槽力和磁阻力，其中齿槽力只和该电机的动子与定子之间的相对位置有关，每一处相对位置都存在一个确定的齿槽力。磁阻力既与该电机的动子与定子之间的相对位置有关，又与绕组线圈电流有关，且该磁阻力正比于绕组线圈电流。该齿槽力和该磁阻力的数学形式都是无穷多项傅立叶级数之和，通过理论方法不容易测得齿槽力和磁阻力的精确值，而且齿槽力还直接改变磁阻力，直接影响到包含该电机的伺服运动系统的位置精度，并会引起速度波动、机械结构振动，甚至造成系统的失稳。因此对于高精度要求的铁芯式永磁同步直线电机，必须对该电机固有的波动力(包括齿槽力和磁阻力)进行标定，以便对该电机的波动力(包括齿槽力和磁阻力)进行补偿。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁芯式永磁同步直线电机的固有的波动力的标定方法。

本发明的技术方案如下：

1)铁芯式永磁同步直线电机固有的波动力包括齿槽力Fc与磁阻力Fz，该两个力的大小具体标定方法如下：首先给定直线电机(100)动子的运动轨迹，采用PID控制方法使电机动子(101)沿Y轴正方向由D1点匀速运动到D2点，D1点与D2点之间的距离为L，记录该运动过程中的控制器输出作用力

2)然后对该直线电机的动子施加一个沿Y轴方向且大小恒定的外力F_a，F_a沿Y轴正方向时为正，F_a沿Y轴负方向时为负；按照步骤1)中同样的运动轨迹，采用PID控制方法完成直线电机(100)动子沿Y轴正方向由D1点匀速运动到D2点，记录该运动过程中的控制器输出作用力由于实验过程中铁芯式永磁同步直线电机(100)动子是匀速运动，因此每组实验中该直线电机动子(101)在沿Y轴运动方向上所受合力为零，即：

Fp1=Fc1+Fz1,]]>Fp2=Fc2+Fz2+Fa]]>

其中

-步骤1)中未加外力时，铁芯式永磁同步直线电机动子所受控制器输出力大小；

-步骤1)中未加外力时，铁芯式永磁同步直线电机齿槽力；

-步骤1)中未加外力时，铁芯式永磁同步直线电机磁阻力；

-步骤2)中施加外力时，铁芯式永磁同步直线电机动子所受控制器输出力大小；

-步骤2)中施加外力时，铁芯式永磁同步直线电机齿槽力；

-步骤2)中施加外力时，铁芯式永磁同步直线电机磁阻力；

F_a-步骤2)中施加的外力；

齿槽力只与该直线电机动子与定子之间的相对位置有关，而与动子上线圈中的通过电流无关，两组实验中该直线电机动子运动轨迹完全相同，因此