[发明专利]一种初级分段式直线电机动子位置检测装置

说明书

本发明公开了一种初级分段式直线电机动子位置检测装置，所述初级分段式直线电机的初级包括两个定子，每个定子由绕组线圈组成，次级由一个磁钢排列的铁板构成，铁板上N极磁铁和S极磁铁交替排列，动子长度大于单个定子长度；每个定子上均安装有一套动子位置检测装置；其中，每套所述动子位置检测装置包括两个主控板和一个长条段板子，所述两个主控板分别安装在一个定子的两端，所述长条段板子连接两个主控板并贴合在所述定子底面上；每个主控板与长条段板子上均设有霍尔电路。本发明提高位置反馈精度，增强了位置反馈系统的抗干扰性，通过测量霍尔位置传感器的输出脉冲信号，分辨率可达10um，可以满足初级分段式直线电机高速高精的要求。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种初级分段式直线电机动子位置检测装置。

背景技术

随着现代化工业技术的发展，短行程直线电机系统已不能满足某些工业场合的生产需求，现代工业对于驱动系统有着高速高精高动态的要求，不仅可以在生产过程中提高产品的质量，而且还可以提高生产的速度，初级分段式直线电机可以做到长行程的同时，减少了生产成本和维修成本，大大提高了生产效率，配合多传感器的应用，动子可以做到高精度控制，在一些生产精度要求较高的产品仍然适用，动子位置的获取在控制系统中起着至关重要的作用。对于分段式直线电机，国内注重于其结构的研究，对于位置传感器相较于国外研究较少，而初级分段式直线电机的位置传感器研究对于整个系统至关重要。

浙江大学的学者采用长定子直线电机分段驱动的方法设计了一种新型物流输送系统。哈尔滨大学的李立毅教授和其团队在初级分段式直线电机仿真、结构、控制和传感器方面进行了大量研究，其中针对连续分段直线电机的端部效应，提出了涉及端部效应的磁场和磁路修正方法；对无传感器的研究，提出了基于相邻段定子合成反电势的位置估算方法，构建了全阶速度观测器；针对初级分段直线电机的控制方法，提出了基于离散时间电流控制的段间电流同步交替跟踪控制策略，克服了由于绕组分段造成的推力波动问题。

日本九州大学的Kinjiro Yoshida教授等人在直线电机领域研究多年，他们将连续的初级分段结构应用于车辆驱动，提出一种新的直接转矩控制方法，对永磁直线同步机动车辆以减重模式对两个定子间通过进行控制。为通过部分控制引入了一个虚构部分。基于每个虚拟截面的电压方程，采用直接转矩控制方法获得升力和推力，并且无需位置和速度传感器，作者分别分析了启动、加速、匀速和减速阶段的运行情况，实验结果表明车辆的悬浮力得到了较好的控制，但是在推力上有一定的高频波动。

德国达姆施塔特理工大学的Roberto Leidhold教授等人提出提出了一种适用于长双端面永磁同步直线电机的主动导向系统，横向位移和偏航角由简单的轮轨系统控制，为了实现在导轨上运行多个动子，其将定子分为多段，每一段单独由一个驱动器控制。另外他们提出了一种不使用速度和位置传感器的多段长定子直线同步电机控制方法，作者使用两个EKF观测器分别用于奇数段和偶数段，达到对动子在定子过渡段的速度和位置的连续观测，此方法可以满足工业物料搬运，但是存在低速时性能下降和无法静止运行的缺点。

日本的学者Y.-J.Kim教授和H.Dohmeki教授等人对不连续初级分段直线电机进行研究并且依靠其成本低、控制简单等优点应用在了工厂长距离运输系统中。其团队通过仿真分析研究，分析齿槽力对直线电机的影响，并分析了静止状态和低速运行时受力情况，对永磁体进行了改进，并提出了无位置反馈的恒转矩角控制，降低了电机运行时的推力波动，但是其只能应用在水平运输中，不能垂直提升。

西安交通大学、郑州大学、太原理工大学等分别对初级分段式直线电机的建模仿真、运动过程和控制系统等方面进行研究，其中西安交通大学的学者提出了动子长度与定子长度之间的关系，并分析了动子在不连续定子间运动时的反电动势和推力变化。