[发明专利]一种螺旋桨自动平衡用嵌入式脉冲发生器

说明书

本发明公开了一种螺旋桨自动平衡用嵌入式脉冲发生器，包括：壳体，与壳体相适配的上盖、设置于所述壳体和上盖之内且用于驱动电磁式自动平衡装置的驱动控制板、位于所述驱动控制板一侧或多侧并与所述驱动控制板相连的接口单元，所述接口单元包括电源接口单元、输出接口单元和通讯接口单元。本发明通过对驱动装置的各组件进行整合优化，将自动平衡算法内嵌到芯片中，使用逻辑电路替代原有的继电器接线，大大提高了驱动装置的反应速度，减小了体积和重量，且便于安装调试。驱动装置各接口形状互不相同，防止了由于操作人员的误插入造成设备损坏的状况发生。

技术领域

本发明涉及一种螺旋桨自动平衡驱动器用的嵌入式脉冲发生装置，可产生稳定且精确的正反交替脉冲，用于电磁式自动平衡头内配重块的定向移动，属于旋转机械振动抑制和自动化领域。

背景技术

旋转机械产生振动故障的原因有很多，其中70％-80％的振动故障是由质量不平衡引起的。自动平衡技术能够在旋转机械不停机的状态下实时调整转子质量分布实现不平衡振动抑制，其中电磁驱动式双配重自动平衡系统(以下简称自动平衡系统)发展较为迅速，目前在机床、涡桨螺旋桨转子上均有工业应用报道。

自动平衡系统需要正反交替的脉冲信号驱动两个配重盘进行定向移动。螺旋桨自动平衡装置的驱动器应具有高稳定性、高集成度、轻量型、易于安装的特点。尤其是在发动机螺旋桨上应用时，为实现高推重比，要求最大可能地降低附加装置的自重，这就要求安装在其转子系统的平衡装置及其驱动装置要体积小、重量轻且在不影响整体结构的条件下便于安装拆卸。检索国内相关研究如下：

2010年，北京化工大学的曹晰等人开发了一种基于PC/104总线的电磁式自动平衡执行器驱动装置。采用PC/104总线工控机和固态继电器实现脉冲输出，但系统驱动能力差，仍需额外设备以增加驱动功率，且基于PC/104总线的装置必须安装于计算机内才能使用，扩展能力和维护性也受到限制，使其在工业过程控制和自动化领域的应用范围受到限制。本申请的驱动装置输出功率可达2kW，不需额外装置就可满足驱动所需功率。

2014年，西安理工大学的辛文辉等人对电磁式自动平衡执行器的驱动电路进行了研究，提出了一种“BUCK调压+H桥调相”相结合的驱动方式。该方式在一个脉冲宽度内采用随时间变化的电压，增加了驱动电路的复杂程度和控制难度，且由于实际电路的响应存在延迟和干扰，难以得到理想的电压波形。本专利采用了能产生同等驱动效果且更易获得的矩形电压波形，简化了控制电路的结构且稳定性更好。

2017年，沈阳理工大学的张树旺等人使用单片机控制伺服电机运动，进而控制配重块的移动实现转子的平衡。但是单片机对环境要求苛刻，信号传输距离短，不适合在环境复杂的实际工作条件下使用。且电磁式自动平衡头所需驱动功率较大，单片机难以提供所需的功率。

检索国外相关研究如下：

2009年，Lord公司发明了一种安装于飞机螺旋桨后方的电磁驱动式自动平衡头(专利号：US2009/0306829A1)，该平衡头采用外励磁方式，即电磁线圈位于配重盘外侧，便于安装和拆卸。但该专利未针对驱动控制用脉冲发生器进行专门设计。

2013年，Lord公司发明了一种螺旋桨转子用电磁驱动式自动平衡头(专利号：EP2647567A2)，该平衡头配重块位于电磁线圈外侧，配重半径更大，配重能力更强。该平衡头仍采用正反交替的脉冲信号驱动，但此专利只提出了使用脉冲方式驱动的平衡头，未针对驱动控制用脉冲发生器进行专门设计。

2015年，Lord公司发明了一种安装于飞机发动机转子的自动平衡头(专利号：US8961140B2)，该平衡头采用内励磁方式驱动，需要外部正反交替的脉冲信号输入，但是该专利只提出了使用脉冲驱动方式，却未针对产生匹配的脉冲信号的脉冲发生器进行设计，平衡头实际使用所需的附加装置体积和重量未知，当空间受限时有一定的局限性。