[實(shí)用新型]長(zhǎng)行程永磁直線同步電機(jī)運(yùn)行距離與速度測(cè)量裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020217149.2
• 申請(qǐng)日: 2010-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN201757638U
• 公開（公告）日: 2011-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高彩霞;桑俊勇;陳昊;張展;許孝卓;蔣智化;王福忠;上官璇峰;許勝軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B7/00
• 分類號(hào): G01B7/00;G01B7/02;G01P3/42
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司 41102
• 代理人: 亢志民;張欣棠

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種對(duì)行程長(zhǎng)、推力大的隱極式永磁直線同步電機(jī)的運(yùn)行距離和速度進(jìn)行測(cè)量的長(zhǎng)行程永磁直線同步電機(jī)運(yùn)行距離與速度測(cè)量裝置，屬于高性能、智能化儀器儀表領(lǐng)域。

背景技術(shù)

永磁直線同步電動(dòng)機(jī)因具有行程長(zhǎng)、推力大、高效節(jié)能、響應(yīng)快、定位精度高、工作安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)化儀表、自動(dòng)化精密機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等場(chǎng)合都獲得了廣泛的應(yīng)用。為了對(duì)電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行閉環(huán)控制，在高精度、高動(dòng)態(tài)性能的控制中需要知道電機(jī)動(dòng)子的確切位置、電機(jī)的運(yùn)行距離和速度。現(xiàn)有的電機(jī)動(dòng)子位置、運(yùn)行距離和速度測(cè)量方法有機(jī)械傳感器法(如光電碼盤、光柵位移傳感器、霍爾效應(yīng)傳感器等)、基波激勵(lì)法、高頻信號(hào)注入法三種，它們存在以下缺點(diǎn)：

(1)采用機(jī)械傳感器法投資大，不適宜于運(yùn)行距離較遠(yuǎn)場(chǎng)合的測(cè)量；

(2)采用基波激勵(lì)法具有良好的動(dòng)態(tài)性能，但對(duì)電機(jī)參數(shù)變化敏感，魯棒性差，零速或低速時(shí)會(huì)因反電勢(shì)過小根本無法檢測(cè)而失敗；

(3)高頻信號(hào)注入法對(duì)電機(jī)參數(shù)的變化不敏感，魯棒性好。但它適應(yīng)于電機(jī)的凸極效應(yīng)比較顯著的凸極式永磁直線同步電動(dòng)機(jī)。對(duì)于隱極式永磁直線同步電機(jī)來講，由于其凸極效應(yīng)不顯著，采用高頻信號(hào)注入法，其測(cè)量誤差大，甚至根本無法檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而提出一種在任何運(yùn)行狀態(tài)下都可以得知永磁直線同步電機(jī)動(dòng)子的確切位置、電機(jī)的運(yùn)行距離和速度的長(zhǎng)行程永磁直線同步電機(jī)運(yùn)行距離與速度測(cè)量裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種長(zhǎng)行程永磁直線同步電機(jī)運(yùn)行距離與速度測(cè)量裝置，包括附加的高頻繞組、數(shù)字信號(hào)處理器、高頻發(fā)生器、第一高通濾波電路、第一帶通濾波電路、第二高通濾波電路、第二帶通濾波電路、實(shí)現(xiàn)120°和240°移相的第一移相電路、實(shí)現(xiàn)90°移相的第二移相電路、加法電路以及鑒相電路，其特征在于：所述附加的高頻繞組為纏繞在永磁直線同步電機(jī)動(dòng)子永磁體上的圓形截面或矩形截面的絕緣導(dǎo)體，所述的數(shù)字信號(hào)處理器的PWM1引腳接高頻發(fā)生器的輸入端，所述的高頻發(fā)生器的輸出端a1與高頻繞組的b1端相連接，高頻繞組的b2端與采集高頻信號(hào)的電阻的c1端相連接，采集高頻信號(hào)的電阻的c2端與高頻發(fā)生器的輸出端a2連接構(gòu)成回路，所述的采集高頻信號(hào)電阻的c1端、c2端分別與第二高通濾波電路的d1端、d3端相連接，所述的第二高通濾波電路的d2端與第二帶通濾波電路的e1端相連接，所述的第二帶通濾波電路的e2端與第二移相電路的f1端連接，所述的第二移相電路的f2端與鑒相電路的引腳2相連接，所述的第一高通濾波電路的g1、g2、g3、g4端分別與永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的電源母線的N、A、B、C相連接，所述的第一高通濾波電路的h1、h2、h3端分別與第一帶通濾波電路e11端、e12端、e13端相連接，所述的第一帶通濾波電路的e22端、e23端分別與第一移相電路的j1端、j2端相連接，所述的加法電路的k1端、k2端、k3端分別接帶通濾波電路e21端、第一移相電路的j3端、j4端，所述的加法電路的k4端與鑒相電路的引腳7相連接，所述的鑒相電路的引腳13、引腳9分別接接數(shù)字信號(hào)處理器的CAP1、CAP2。

高頻發(fā)生器由緩沖與電平轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路、減法電路、輸出電路順序連接構(gòu)成，所述的緩沖與電平轉(zhuǎn)換電路由芯片74HCT04與芯片6N137連接組成，所述的高頻發(fā)生器的低通濾波電路采用簡(jiǎn)單的R-C電路，所述的高頻發(fā)生器的減法電路采用美國AD公司的AD524芯片，所述的高頻發(fā)生器的輸出電路采用對(duì)管TIP35C和TIP36C作為功率晶體管。

所述的第一高通濾波電路、第二高通濾波電路由電容、電感和電阻組成，所述的第一高通濾波電路、第二高通濾波電路的電容由兩個(gè)串聯(lián)構(gòu)成分別接在電感的兩側(cè)以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電與弱電隔離。

所述的第一帶通濾波電路、第二帶通濾波電路采用美國MAXIM公司開發(fā)的有源濾波器芯片MAX274實(shí)現(xiàn)。

所述的第一移相電路、第二移相電路由集成運(yùn)算放大器、電阻、電容器構(gòu)成，所述的加法電路采用集成運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。

所述的鑒相電路采用輸出延遲為4.5ns的超高速比較器芯片MAX963實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)用新型能夠測(cè)量包括零速在內(nèi)全速度范圍內(nèi)永磁直線同步電機(jī)的動(dòng)子位置、運(yùn)行距離和速度，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用方便、穩(wěn)定性好、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的永磁直線同步電機(jī)運(yùn)行距離和速度測(cè)量裝置示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的永磁直線同步電電機(jī)運(yùn)行距離和速度測(cè)量原理圖。