[發明專利]直線電機高頻短程往復運動機構及其控制方法

無效

• 申請號: 201110454585.0
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102522872A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 杜建銘;臧建鳴;孫曉兵;王文明;程濤;彭小波;馮平;羅世洲;石素珍;鐘仲洪
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H02K33/02
• 分類號: H02K33/02;H02P25/06
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所 44248
• 代理人: 胡吉科;孫偉

技術領域

本發明涉及運動機構，特別涉及采用直線電機的往復運動機構及其控制方法。

背景技術

現有技術中，往復運動一般都是采用旋轉電機通過機械轉換機構進行驅動，而近來也有直接采用直線電機進行驅動的，這種直線電機驅動模式，在電機動子處于起點啟動和止點制動的狀態時，必須外界施以足夠大的啟動力和制動力，以克服系統慣性，尤其是在折返點時，系統先要制動電機動子，然后，再施加反向力進行啟動，造成極大的浪費。在高頻、短程往復直線電機驅動的實際控制過程中，系統要頻繁地施加反向電流，而且這種反向電流還非常大，極易造成電機繞組的燒損，也影響了電機的使用壽命。目前，專利號：CN201010522729.7《高精度高效率直線往復驅動系統》中也公開了一種直線驅動系統，該方案中采用定子兩端固定電磁緩沖器的方式，緩沖動子的慣量，起到制動的作用，但該方案僅僅是解決了制動緩沖作用，并不能幫助啟動，尤其是無法將系統的運動慣量存儲起來，所以，還有必要設計一種新的控制方法，能夠達到更加實效和節能。

發明內容

本發明提供一種直線電機高頻短程往復運動機構及其控制方法，采用在電機定子兩端加設緩沖蓄能機構的方式，有效地存儲電機動子的運動能量，解決現有技術中系統不完善以及節能效果差的技術問題。

本發明為解決上述技術問題而提供的這種直線電機高頻短程往復運動機構包括電機定子以及電機動子，在電機定子兩端分別固定有緩沖蓄能機構，該直線電機高頻短程往復運動機構還包括檢測電機動子運動參數的傳感器、驅動電機動子運動的直線電機驅動器以及控制所述直線電機驅動器的控制機構。所述緩沖蓄能機構一端固定在電機定子上，另外一端抵觸于所述電機動子上，所述緩沖蓄能機構為自由型空氣彈簧、阻尼型空氣彈簧、空氣彈簧為囊式空氣彈簧或膜式空氣彈簧。

這種采用直線電機高頻短程往復運動機構的往復運動控制方法包括：當直線電機的動子向定子一端運動時，壓縮設置在定子一端的緩沖蓄能機構，緩沖蓄能機構緩沖動子的沖擊慣量，并吸收動子的動能；當直線電機的動子向反方向折回時，緩沖蓄能機構釋放已吸收的動子動能，助推動子反方向運動。動子運動過程中，由線性傳感器檢測動子運動的位置和速度，并將該信息通過直線電機驅動器反饋給控制機構，由控制機構發出指令給直線電機驅動器，由直線電機驅動器控制動子的運動。

本發明采用上述的技術方案，充分利用氣彈簧所具有的蓄能和緩沖的獨特物理特性，配合智能控制算法，在直線電機正向推程，氣彈簧充分吸收存儲直線電機動子的運動能量，幫助直線電機制動，減少制動沖擊和噪聲；在直線電機返程啟動時，氣彈簧釋放存儲的能量，起到助推和加速的作用，減少直線電機驅動電流，這樣循環往復，充分起到緩解沖擊振動、減少噪聲和大幅節能作用，這種制動助推控制方式使直線電機能有效地應用在高頻、短程和大中慣量負載的往復運動驅動中，再采用所述“蕩秋千控制方法”，可進一步降低直線電機規格，減少系統體積和復雜程度、進一步節約能量。

附圖說明

圖1是本發明直線電機高頻短程往復運動機構的原理示意圖。?圖2是本發明中所采用氣彈簧的載荷撓度曲線。?圖3是本發明中所采用氣彈簧的載荷頻率曲線。?圖4是往復運動機構不加彈性蓄能機構的運動位置、速度、電流曲線。?圖5是往復運動機構加彈性蓄能機構的運動位置、速度、電流曲線。

具體實施方式

結合上述附圖說明本發明的具體實施例。