[發明專利]動線圈型磁浮電機的磁對準方法及系統

在審

• 申請號: 201310167107.0
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN104143936A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 張曉文;張霖;嚴蘭舟;楊曉峰
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及一種動線圈型磁浮電機的磁對準方法及系統。

背景技術

對于動線圈型磁浮電機而言，基于矢量控制的解耦策略是一種比較成熟的控制方法，該方法通過坐標變換，實現了永磁同步電機的直軸電流和交軸電流的解耦，從而達到了水平向運動與垂向運動的獨立控制。

對于這種解耦控制策略，在進行伺服閉環時，首先需要知道磁浮電機動子在磁鋼陣列中的位置，即初始磁角度。否則，由于閉環時發力體出力方向未知，磁浮電機在尚未浮起時，便很可能已經出現水平力超過靜摩擦力而導致電機動子產生滑動，使得磁浮電機動子和定子之間出現機械摩擦，影響產品安全和使用壽命。

為了獲知初始磁角度，一種方法是在系統中加入磁敏感傳感器，如霍耳元件。這樣在初始化時，可以通過這些傳感器來直接得到磁浮電機動子相對于磁場的初始位置。但是，霍耳元件在磁場中的測量精度不高，導致初始磁角度誤差較大，進而使得直軸電流和交軸電流之間不能完全解耦，降低了伺服性能。

專利號為US7205741的美國專利中提出了一種利用位移來探測初始磁角度的方法。該美國專利技術方案中，動子線圈的底部與磁鋼陣列接觸的部分設有一層“end?stops”，具有一定的彈性，原本用于保護動子線圈和磁鋼陣列接觸時的機械撞擊。當動子線圈中通入電流，并改變電流的控制角時，動子線圈所產生的力將隨著控制角的變化而變化。由于“end?stops”可以壓縮，因此動子線圈與磁鋼陣列之間的垂向距離也將隨著控制角的變化而變化。這樣，根據垂向距離最大或者最小時的電角度，即可獲知動子線圈在磁鋼陣列中的初始磁角度。

上述磁對準方法需要不斷變更電流的控制角，在磁對準范圍內進行逐一掃描。如果要獲得更高的磁對準精度，控制角的變化間隔必須比較小，這導致對準時間大大加長，不利于產率的提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種動線圈型磁浮電機的磁對準方法及系統，能夠探知每個發力體在磁場中的精確初始磁角度，磁對準速度快、精度高。

為解決上述問題，本發明提供一種動線圈型磁浮電機的磁對準方法，所述動線圈型磁浮電機包括磁鋼陣列和動子線圈，所述動子線圈包括多個發力體，所述方法包括：

在所述磁鋼陣列和動子線圈之間設置彈性保護層；

通過磁敏感傳感器獲取動子線圈的初始位置；

根據所述初始位置確定每個發力體的磁對準水平位置掃描范圍；

向所述動線圈型磁浮電機輸入恒定的交軸電流和直軸電流；

通過垂向位置測量系統在每個磁對準水平位置掃描范圍內掃描以獲取相應的水平位置作為對應發力體的初始磁角度。

進一步的，在上述方法中，根據所述初始位置確定每個發力體的磁對準水平位置掃描范圍的步驟中，

所述磁對準水平位置掃描范圍取[pos_x0-Δx-3σ-d1-d2,pos_x0-Δx+3σ+d1+d2]，其中，（pos_x0，pos_y0）為根據每個發力體與動子線圈的初始位置的固定偏差所計算得到的每個發力體的理論上的所在位置，σ為所述磁敏感傳感器的定位方差，d1為所述磁敏感傳感器的機械安裝公差，d2為所述動子線圈的機械安裝公差，（Δx,Δy）為每個發力體相對于所述動子線圈的初始位置的偏離量。

進一步的，在上述方法中，通過垂向位置測量系統在每個磁對準水平位置掃描范圍內掃描以獲取相應的水平位置作為對應發力體的初始磁角度的步驟中，根據預設的磁對準精度確定掃描步長。

進一步的，在上述方法中，向所述動線圈型磁浮電機輸入恒定的交軸電流和直軸電流的步驟中，所述交軸電流的值為零，所述直軸電流的值為非零。

進一步的，在上述方法中，通過垂向位置測量系統在每個磁對準水平位置掃描范圍內掃描以獲取相應的水平位置作為對應發力體的初始磁角度的步驟中，

通過垂向位置測量系統在每個磁對準水平位置掃描范圍內掃描以獲取當發力體與所述磁鋼陣列之間的垂向距離為最大時對應的水平位置，將所述對應的水平位置作為對應發力體的初始磁角度。

進一步的，在上述方法中，向所述動線圈型磁浮電機輸入恒定的交軸電流和直軸電流的步驟中，所述交軸電流的值為非零，所述直軸電流的值為零。

進一步的，在上述方法中，通過垂向位置測量系統在每個磁對準水平位置掃描范圍內掃描以獲取相應的水平位置作為對應發力體的初始磁角度的步驟中，

通過垂向位置測量系統在每個磁對準水平位置掃描范圍內獲取發力體與所述磁鋼陣列之間的垂向距離變化最小時對應的水平位置，將所述對應的水平位置作為對應發力體的初始磁角度。