[发明专利]一种基于磁场有限元与闭环实时控制的电机磁粉耦合系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于磁场有限元与闭环实时控制的电机磁粉耦合系统，包括驱动电机、与驱动电机连接的减速箱和磁性耦合器，还包括系统稳压电源、接触继电器、电机驱动模块、霍尔角位移传感器和下位机；外部220v交流电通过系统稳压电源接入电机磁粉耦合系统，所述系统稳压电源与所述电机驱动模块连接，所述电机驱动模块与所述驱动电机连接，所述驱动电机通过所述减速箱输出动力，所述减速箱与所述磁性耦合器连接，所述驱动电机还与所述接触继电器连接，所述接触继电器与所述下位机连接，所述霍尔角位移传感器分别与所述电机驱动模块、所述磁性耦合器及所述下位机连接，结合本发明的控制方法，能够形成对于电机磁性耦合传动系统的实时闭环控制。

技术领域

本发明涉及电机集成与控制领域，具体涉及一种基于磁场有限元与闭环实时控制的电机磁粉耦合系统及其控制方法。

背景技术

磁性耦合器是集工业、环境与控制技术的需要，依据永磁传动机理而研发的新技术，它具有节能降耗、容忍对中误差、无谐波和振动小的特点，但是传统的永磁或电磁耦合器为开环执行机构，没有控制反馈元件，使得应用范围比较小，而且主从动盘完全脱离的磁性耦合结构，不能承受太大的电机轴扭矩，也容易产生发热和温升，使系统发生报警或故障，限制了磁性耦合器在工业中的进一步推广应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种基于磁场有限元与闭环实时控制的电机磁粉耦合系统及其控制方法，能够形成对于电机磁性耦合传动系统的实时闭环控制。

实现上述目的的一种技术方案是：一种基于磁场有限元与闭环实时控制的电机磁粉耦合系统，包括驱动电机、与驱动电机连接的减速箱和磁性耦合器，其特征在于，还包括系统稳压电源、接触继电器、电机驱动模块、霍尔角位移传感器和下位机；

外部220v交流电通过系统稳压电源接入电机磁粉耦合系统，所述系统稳压电源与所述电机驱动模块连接，所述电机驱动模块与所述驱动电机连接，所述驱动电机通过所述减速箱输出动力，所述减速箱与所述磁性耦合器连接，所述驱动电机还与所述接触继电器连接，所述接触继电器与所述下位机连接，所述霍尔角位移传感器分别与所述电机驱动模块、所述磁性耦合器及所述下位机连接。

进一步的，所述下位机通过引出线与专家服务器及上位机连接。

进一步的，若干个所述驱动电机形成电机群组，一个电机群组的每个驱动电机均由一根单电机输出轴连接到磁性耦合器，所述磁性耦合器与一个行星减速器连接并通过该行星减速器向外输出动力。

采用上述电机磁粉耦合系统的一种控制方法，其具体为：

外部220v交流电通过件系统稳压电源降压到直流12V，通过所述接触继电器打开所述电机驱动模块的使能端，使所述驱动电机开始启动，所述驱动电机通过所述减速箱输出动力，同时带动所述磁性耦合器的主动驱动盘及磁粉旋转，磁粉在磁性作用下带动磁性耦合器的被动磁性盘开始旋转，与此同时所述霍尔角位移传感器实时检测所述被动磁性盘转动的位移变化、速度变化和加速度变化，通过模数转化后将数值传送给所述下位机，当发现有位移、速度或加速度的变化跟不上驱动电机的设置值时，采用内置的PID算法，对电机驱动模块进行PWM调节驱动电压和电流的占空比，使驱动电机降低功率，直到消除闭环检测的误差或达到极小的转速差，再逐渐增加功率，以保证所述磁性耦合器的被动磁性盘和主动驱动盘及磁粉之间不发生相对位移，即可消除磁性耦合器的温升问题；在断电过程时，执行反向过程；

专家服务器及上位机的作用主要是进行数据的深度挖掘和模糊控制，针对不同的工况，可以通过大数据积累不同的控制参数和曲线，达到系统自我学习，找到系统最佳运行点并反馈给下位机，进行指令控制。