[发明专利]动线圈型磁浮电机的磁对准方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种动线圈型磁浮电机的磁对准方法及系统。

背景技术

对于动线圈型磁浮电机而言，基于矢量控制的解耦策略是一种比较成熟的控制方法，该方法通过坐标变换，实现了永磁同步电机的直轴电流和交轴电流的解耦，从而达到了水平向运动与垂向运动的独立控制。

对于这种解耦控制策略，在进行伺服闭环时，首先需要知道磁浮电机动子在磁钢阵列中的位置，即初始磁角度。否则，由于闭环时发力体出力方向未知，磁浮电机在尚未浮起时，便很可能已经出现水平力超过静摩擦力而导致电机动子产生滑动，使得磁浮电机动子和定子之间出现机械摩擦，影响产品安全和使用寿命。

为了获知初始磁角度，一种方法是在系统中加入磁敏感传感器，如霍耳元件。这样在初始化时，可以通过这些传感器来直接得到磁浮电机动子相对于磁场的初始位置。但是，霍耳元件在磁场中的测量精度不高，导致初始磁角度误差较大，进而使得直轴电流和交轴电流之间不能完全解耦，降低了伺服性能。

专利号为US7205741的美国专利中提出了一种利用位移来探测初始磁角度的方法。该美国专利技术方案中，动子线圈的底部与磁钢阵列接触的部分设有一层“end stops”，具有一定的弹性，原本用于保护动子线圈和磁钢阵列接触时的机械撞击。当动子线圈中通入电流，并改变电流的控制角时，动子线圈所产生的力将随着控制角的变化而变化。由于“end stops”可以压缩，因此动子线圈与磁钢阵列之间的垂向距离也将随着控制角的变化而变化。这样，根据垂向距离最大或者最小时的电角度，即可获知动子线圈在磁钢阵列中的初始磁角度。

上述磁对准方法需要不断变更电流的控制角，在磁对准范围内进行逐一扫描。如果要获得更高的磁对准精度，控制角的变化间隔必须比较小，这导致对准时间大大加长，不利于产率的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动线圈型磁浮电机的磁对准方法及系统，能够简单、高效地获取动子线圈中各个发力体的初始磁角度，有效的降低动线圈型磁浮电机的磁对准时间，从而提高产品的工作效率。

为解决上述问题，本发明提供一种动线圈型磁浮电机的磁对准方法，所述动线圈型磁浮电机包括磁钢阵列和动子线圈，所述动子线圈包括多个发力体，所述方法包括：

在所述动子线圈上安装压力传感器；

向所述动线圈型磁浮电机输入恒定的交轴电流和直轴电流；

向所述动线圈型磁浮电机输入第一模拟位置信号，并获取所述压力传感器上的对应于每个发力体的第一压力读数，其中，所述第一模拟位置信号在所述磁钢阵列产生的磁场中的位置范围为[0,2τ]；

向所述动线圈型磁浮电机输入第二模拟位置信号，获取所述压力传感器上的对应于每个发力体的第二压力读数，其中，所述第二模拟位置信号为第一模拟位置信号加上τ/2；

根据第一模拟位置信号和每个发力体的第一压力读数、第二压力读数确定每个发力体的初始磁角度。

进一步的，在上述方法中，所述交轴电流的值为零，所述直轴电流的值为非零。

进一步的，在上述方法中，根据第一模拟位置信号和每个发力体的第一压力读数、第二压力读数确定每个发力体的初始磁角度的步骤中，根据下述公式获取每个发力体的初始磁角度：

其中，x₀表示所述初始磁角度，x₁表示所述第一模拟位置信号，M表示所述动子线圈的总质量，g表示重力系数，P₁表示所述第一压力读数，P₂表示所述第二压力读数。

进一步的，在上述方法中，所述交轴电流的值为非零，所述直轴电流的值为零。

进一步的，在上述方法中，根据第一模拟位置信号和每个发力体的第一压力读数、第二压力读数确定每个发力体的初始磁角度的步骤中，根据下述公式获取每个发力体的初始磁角度：

其中，x₀表示所述初始磁角度，x₁表示所述第一模拟位置信号，M表示所述动子线圈的总质量，g表示重力系数，P₁表示所述第一压力读数，P₂表示所述第二压力读数。

本发明还提供另一种动线圈型磁浮电机的磁对准方法，所述动线圈型磁浮电机包括磁钢阵列和动子线圈，所述动子线圈包括多个发力体，所述方法包括：

在所述动子线圈上安装压力传感器；

向所述动线圈型磁浮电机输入恒定的交轴电流和直轴电流；

获取初始的对准次数值；

判断所述对准次数值是否大于0；