一种多相铁芯反馈补偿脉冲电机转让专利
申请号 : CN202010363486.0
文献号 : CN111446799B
文献日 : 2021-07-09
发明人 : 陈雪芝
申请人 : 苏州维格纳信息科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种多相铁芯反馈补偿脉冲电机,其特征在于:所述电机包括主轴(1)、机壳(2)、前端盖(31)、后端盖(32)、控制盒(5)和至少两个励磁对(4),每个所述励磁对(4)包括定子(41)和转子(42),所述机壳(2)两端固定连接前端盖(31)、后端盖(32)构成封闭壳体,所述主轴(1)通过轴承双端支撑安装在机壳(2)或端盖上,所述定子(41)安装在机壳(2)内壁上,所述转子(42)安装在主轴(1)上,转子(42)与定子(41)轴向位置重合、径向位置相邻,所述控制盒(5)安装在机壳(2)外壁上,控制盒(5)接入外部电源并分别递送电流给每个定子(41);
所述电机还包括速度传感器(6),所述速度传感器(6)检测主轴(1)转速并转化为电信号传递给控制盒(5),所述控制盒(5)接收主轴(1)转速变化并控制输入给各个励磁对(4)电流的相位;
所述控制盒(5)还控制输入给各个励磁对(4)电流的频率;
所述励磁对(4)有四个及以上,其中至少两个励磁对(4)加载频率高于工频的电流;
使用两个或以上频率为工频的电流构建工频转矩,sqrt(cos2(x))+ sqrt(cos2(x‑0.5π)),
加入高于工频的电流在转子上产生高频转矩组合,R1*sqrt(cos2(k1*x‑ψ))+R2*sqrt(cos2(k2*x)),
式中,sqrt()为开根号,cos2()为余弦平方,x为2πft,f为电流频率,在工频转矩波形为基础的波形上产生凸起的波峰,调配R1、R2可以调配波峰高度,调配k1、k2可以调配波峰出现的频率,调配ψ可以改变波峰相位,获得带凸起波峰的复合波形以平衡负载转矩波形;
所述主轴(1)上设置凸台套(7),所述速度传感器(6)朝向凸台套(7)检测凸台套(7)的转速,凸台套(7)可更换。
2.根据权利要求1所述的一种多相铁芯反馈补偿脉冲电机,其特征在于:所述控制盒(5)内带有反馈调节模块,控制盒(5)递送给励磁对(4)的电流根据速度传感器(6)电信号而进行超前反馈调节。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的一种多相铁芯反馈补偿脉冲电机,其特征在于:所述机壳(2)为分体拼接式结构,节段机壳(2)内壁上设置定子(41);所述主轴(1)包括若干可插接传动连接的节段轴,节段轴上设置与节段机壳上定子(41)相对应的转子(42)。
4.根据权利要求1所述的一种多相铁芯反馈补偿脉冲电机,其特征在于:所述电机还包括隔磁环(9),所述隔磁环(9)设置在机壳(2)内壁上,隔磁环(9)径向延伸隔开相邻的励磁对(4)。
5.根据权利要求1所述的一种多相铁芯反馈补偿脉冲电机,其特征在于:所述凸台套(7)和速度传感器(6)设置在机壳(2)外,速度传感器(6)设置在后端盖(32)上,凸台套(7)设置在主轴(1)伸出后端盖(32)的轴面上。
6.根据权利要求5所述的一种多相铁芯反馈补偿脉冲电机,其特征在于:所述主轴(1)伸出后端盖(32)的末端安装有风扇(8),所述风扇(8)与速度传感器(6)被一个护罩罩起。
说明书 :
一种多相铁芯反馈补偿脉冲电机
技术领域
背景技术
种正弦波动的电流,其在定转子上产生的力矩正比于其电流绝对值,所以,定转子上的输入
力矩也是波动变化的,其平均力矩等于负载力矩,而在输入转矩波动时,会引起主轴转速的
波动,在一些对转速要求较高的场合,不能够满足使用。
发明内容
封闭壳体,所述主轴通过轴承双端支撑安装在机壳或端盖上,所述定子安装在机壳内壁上,
所述转子安装在主轴上,转子与定子轴向位置重合、径向位置相邻,所述控制盒安装在机壳
外壁上,控制盒接入外部电源并分别递送电流给每个定子。
壳节段是一个个环形块,带有转子的节段轴是一个个两端伸出的圆柱体,节段轴两端分别
与相邻的主轴其余部分插接并传动连接,如此,即可通过叠加叠加的方式,在电机中设置自
定义数量的励磁对,节段上的定子使用软质电性引线连接至控制盒。
检测到的特征,这样,速度传感器的采样灵敏度可以提高,例如,在凸台套外圆周上设置两
个凸点,这两个凸点旋转至与速度传感器相面对时速度传感器获得一次信号,这样,两次凸
点信号对应主轴旋转一周,速度传感器采样获得的主轴速度曲线更加光滑,增加单旋转周
期的凸点特征,可以更加平滑主轴速度曲线,但是,提高采样周期时,应当考虑速度传感器
的采样灵敏度极限,增加单旋转周期的凸点特征或或者减少凸点特征,可以通过更换凸台
套的方式。
形,速度传感器在一段时间周期内采样,获得主轴速度变化曲线,信号给到控制盒,进而判
断负载上是否带有周期性的负载转矩变化,控制盒调配各个励磁对中输入电流的相位、频
率,构建基本与负载转矩相匹配的输入转矩,从而将主轴转速精确稳定在某一个特定值;对
于非周期的负载转矩,通过超前反馈调节进行超前补偿,将电机转速稳定。
附图说明
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
前端盖31、后端盖32构成封闭壳体,主轴1通过轴承双端支撑安装在机壳2或端盖上,定子41
安装在机壳2内壁上,转子42安装在主轴1上,转子42与定子41轴向位置重合、径向位置相
邻,控制盒5安装在机壳2外壁上,控制盒5接入外部电源并分别递送电流给每个定子41。
示,正弦形状的交流电流加载在一个励磁对4上后,对电流波形取绝对值获得转矩输入曲
线,是一个个的山峰形式,其波形函数是:
平方后开根号实现绝对值;让其在一个时间周期内对时间进行积分并除以时间周期可得平
均转矩2*Im/π。
的转速能在平均速度nave附近波动,在转子转矩低于负载转矩的时间段内,主轴1减速,在转
子转矩高于负载转矩的时间段内,主轴1增速,如此在最大转速nmax与最小转速nmin之间波
动,波动的幅度还受到转子与负载构成的整体旋转部件的转动惯量的影响;
~
度要求较高的场合,就不能任其转速波动了。
1上的合并转矩是一条最低转矩不为零的曲线,其平均转矩还是等于原先的2/π*Im,但是,
如图3、5所示,原先波动度是h1除以2/π*Im,而两个励磁对4进行补偿励磁后,转矩波动h2除
以2/π*Im,波动程度是大大减小的,可以预见,进一步增加励磁对4的数量,如图2、6所示,三
个励磁对4进行交替补偿,波动度进一步减小,配合转子上的转动惯量,转子速度波动不断
降低。
磁对4有四个及以上,其中至少两个励磁对4加载频率高于工频的电流。
的输入转矩,例如图5中的两励磁对4叠加曲线,然后通过速度传感器6获得主轴1上的速度
变化后,就可以得知实际负载转矩的变化,得知实际负载的变化后,通过控制盒5调配各个
励磁对4电流的相位,有目的的在某几个时间点上造成输入转矩高重合度叠加,从而平衡这
几个位置的负载转矩,是一种非常滞后的转矩补偿方式,但是,针对比较有规律的负载转矩
波动,这是一种较为简单且高效的补偿方式,在电机启动到达额定转速后的一小段时间内
是负载转矩波动检测阶段,控制盒5获得取样周期足够的负载转矩波动后,即可进行补偿调
节,之后进入稳定的电机工作状态。
稳定的基础波形上构建出与负载脉冲等频率的输入“脉冲”,如图7所示,使用两个或以上频
率为工频的电流构建工频转矩,
可以调配波峰出现的频率,调配ψ可以改变波峰相位。
入,例如工作机上因为受激变化导致的工况更改,如果不加以补偿,则影响接下来一段时间
内主轴1上的转速,所以:
器6是信号获取与输出信号检测的执行机构,控制盒5是传递函数的计算与加载位置,励磁
对4是信号叠加位置,构成完整反馈调节循环。应当注意,反馈调节模块并不会在达到额定
转速后就立即投入工作,因为需要进行时间的采样,判断某一个负载脉冲或波动是否是周
期变化的,对于有周期的负载波动只需要通过输入转矩的波形叠加即可完成补偿;因为周
期性负载转矩波动的存在,所以,主轴1转速在微量变化起始时,并不能判断是由于周期性
变化导致的还是非周期变化导致的,只有因为非周期变化导致的转速变化超出输入转矩补
偿一定程度后,已经偏离转速范围后,才会被判定为非周期性负载,所以无法达到完善的补
偿效果:出现即补偿的超前效果,但是,配合的转动部件整体的转动惯量,还是能极大的消
除掉因为突发负载造成的转速变化。
段是一个个环形块,带有转子的节段轴是一个个两端伸出的圆柱体,节段轴两端分别与相
邻的主轴其余部分插接并传动连接,如此,即可通过叠加叠加的方式,在电机中设置自定义
数量的励磁对4,节段上的定子41使用软质电性引线连接至控制盒5。
以,相邻励磁对4的磁场应当独立不产生干涉,隔磁环9的加入就为了隔绝磁力线。
到的特征,这样,速度传感器6的采样灵敏度可以提高,例如,在凸台套7外圆周上设置两个
凸点,这两个凸点旋转至与速度传感器6相面对时速度传感器6获得一次信号,这样,两次凸
点信号对应主轴1旋转一周,速度传感器6采样获得的主轴1速度曲线更加光滑,增加单旋转
周期的凸点特征,可以更加平滑主轴1速度曲线,但是,提高采样周期时,应当考虑速度传感
器6的采样灵敏度极限,增加单旋转周期的凸点特征或或者减少凸点特征,可以通过更换凸
台套7的方式。
61沿机壳2外壁延伸并到达控制盒。
来物体撞上速度传感器6。
速度变化曲线,信号给到控制盒5,进而判断负载上是否带有周期性的负载转矩变化,控制
盒5调配各个励磁对4中输入电流的相位、频率,构建基本与负载转矩相匹配的输入转矩,从
而将主轴1转速精确稳定在某一个特定值;对于非周期的负载转矩,通过超前反馈调节进行
超前补偿,将电机转速稳定。
从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权
利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。