力矩电机磁极相位对齐系统和方法与流程

    专利2026-02-01  4


    本发明涉及工业自动化控制,尤其涉及一种力矩电机磁极相位对齐系统和方法。


    背景技术:

    1、力矩电机被广泛用于数控五轴机床的旋转轴中,而对于有较重负载要求的数控五轴机床偏摆轴,因单台电机的带载能力、尺寸等多因素受限,往往需要使用两台力矩电机或多台力矩电机并联运行,共同驱动较重负载运行,协同工作,实现以较小规格力矩电机驱动较重负载的目的,降低力矩电机及其驱动器的体积和功率压力。同时因力矩电机驱动器功率受限等因素,往往每台力矩电机分别配置一台驱动器加以驱动控制。

    2、在偏摆轴机床中,力矩电机的安装结构往往有两种形式,一种为两台或多台力矩电机直接并联结构,即所有力矩电机的绕组并联为一套绕组统一驱动;另一种为两台或多台力矩电机分布式并联结构,即所有力矩电机的绕组单独使用,构成双或多电机分布式驱动结构。

    3、当两台或多台力矩电机之间为刚性连接关系时,为节约成本,往往两台或多台力矩电机只安装一个编码器,用于检测力矩电机转子的磁极相位(或简称“相位”),所有力矩电机的磁极相位需要进行对齐,相位保持一致才能协同工作。

    4、现有磁极相位对齐的方式,一般采用直流法,即在未安装较重负载前,先向一台力矩电机通入恒定大小、相序的电流,使得转子磁极被定向在固定相位上,再向其它力矩电机也通入恒定大小、相序的电流,使得力矩电机转子磁极被同样定向,此时两台力矩电机的相位一致,而后再安装机械负载,通过机械固定方式使得各力矩电机相位一致,实现相位对齐。安装完成后,因机械固定存在偏差,仍需依据各力矩电机负载率的不同,进行机械调整,以便各力矩电机相位真正进行对齐。该种方式,流程较为复杂,需操作人员多次参与机械调整,引入较大不稳定因素。

    5、因此,有必要提供一种能满足力矩电机磁极相位对齐的精度要求,还能保证流程简单,使用方便,适应性强的磁极相位对齐方法。


    技术实现思路

    1、本发明提供一种力矩电机磁极相位对齐系统和方法,用以解决直流法磁极相位对齐流程较为复杂,需操作人员多次参与机械调整,引入较大不稳定因素的缺陷。

    2、本发明提供一种力矩电机磁极相位对齐系统,包括至少两个驱动器和至少两个驱动转台,所述驱动器与所述驱动转台一一对应,所述驱动器用于对所述驱动转台进行寻相操作,确定所述驱动转台的相位参数以实现磁极相位对齐。

    3、根据本发明提供的一种力矩电机磁极相位对齐系统,所述驱动器包括主驱动器和至少一从驱动器,所述主驱动器用于对每一所述驱动转台进行寻相操作,确定每一所述驱动转台的相位参数,根据所述相位参数确定所述主驱动器与所述从驱动器之间的磁极相位差,根据所述磁极相位差确定同步转矩指令,将所述同步转矩指令和所述磁极相位差传输至对应的所述从驱动器。

    4、根据本发明提供的一种力矩电机磁极相位对齐系统,所述驱动转台包括与所述主驱动器连接的主驱动转台以及与所述从驱动器连接的从驱动转台,所述主驱动器包括依次连接的位置控制单元、速度控制单元和转矩控制单元,所述位置控制单元用于根据预先接收到的位置指令以及与所述主驱动转台连接的编码器反馈的位置反馈信息,生成速度指令;所述速度控制指令用于根据所述速度指令以及由所述主驱动转台反馈的速度反馈信息,生成电流指令;所述转矩控制单元用于根据所述电流指令和所述主驱动转台反馈的电流反馈信息,输出转矩控制指令至所述主驱动转台;

    5、将所述电流指令作为所述同步转矩指令,所述主驱动器还用于将所述电流指令传输至所述从驱动器,所述从驱动器根据所述电流指令和所述磁极相位差控制所述从驱动转台。

    6、根据本发明提供的一种力矩电机磁极相位对齐系统,所述从驱动器至少包括转矩控制单元,所述转矩控制单元用于根据接收到的所述电流指令和所述从驱动转台反馈的电流反馈信息对所述从驱动转台进行转矩控制。

    7、根据本发明提供的一种力矩电机磁极相位对齐系统,力矩电机为直驱力矩电机。

    8、根据本发明提供的一种力矩电机磁极相位对齐系统,所述直驱力矩电机包括永磁同步式力矩电机、永磁同步式直线电机和永磁同步式伺服电机。

    9、根据本发明提供的一种力矩电机磁极相位对齐系统,所述直驱力矩电机包括桥板连接结构或绕组结构。

    10、本发明还提供一种力矩电机磁极相位对齐方法,包括:

    11、为至少两个驱动转台设置一一对应的驱动器;

    12、基于所述驱动器对所述驱动转台进行寻相操作,确定所述驱动转台的相位参数以实现磁极相位对齐。

    13、根据本发明提供的一种力矩电机磁极相位对齐方法,所述基于所述驱动器对所述驱动转台进行寻相操作,包括:

    14、将所述驱动转台的动力线与其中一所述驱动器连接或者与各自对应的所述驱动器连接,所述驱动器通过所述动力线对所述驱动转台进行寻相操作。

    15、根据本发明提供的一种力矩电机磁极相位对齐方法,在实现磁极相位对齐后,还包括:

    16、对所述驱动器和所述驱动转台重新上电,基于所述相位参数控制所述驱动转台。

    17、本发明提供的力矩电机磁极相位对齐系统和方法,包括至少两个驱动器和至少两个驱动转台,所述驱动器与所述驱动转台一一对应,所述驱动器用于对所述驱动转台进行寻相操作,确定所述驱动转台的相位参数以实现磁极相位对齐。本发明在力矩电机初始安装转子磁极相位差未知,相位未对齐情况下,通过对驱动转台进行寻相操作,获取力矩电机的相位,进而实现力矩电机协同工作,整个过程简单明了,无需直流注入进行力矩电机磁极相位对齐,无需人工参与机械调整对齐角度,简化操作流程,磁极相位对齐精度高。



    技术特征:

    1.一种力矩电机磁极相位对齐系统,其特征在于,包括至少两个驱动器和至少两个驱动转台,所述驱动器与所述驱动转台一一对应,所述驱动器用于对所述驱动转台进行寻相操作,确定所述驱动转台的相位参数以实现磁极相位对齐。

    2.根据权利要求1所述的力矩电机磁极相位对齐系统,其特征在于,所述驱动器包括主驱动器和至少一从驱动器,所述主驱动器用于对每一所述驱动转台进行寻相操作,确定每一所述驱动转台的相位参数,根据所述相位参数确定所述主驱动器与所述从驱动器之间的磁极相位差,根据所述磁极相位差确定同步转矩指令,将所述同步转矩指令和所述磁极相位差传输至对应的所述从驱动器。

    3.根据权利要求2所述的力矩电机磁极相位对齐系统,其特征在于,所述驱动转台包括与所述主驱动器连接的主驱动转台以及与所述从驱动器连接的从驱动转台,所述主驱动器包括依次连接的位置控制单元、速度控制单元和转矩控制单元,所述位置控制单元用于根据预先接收到的位置指令以及与所述主驱动转台连接的编码器反馈的位置反馈信息,生成速度指令;所述速度控制指令用于根据所述速度指令以及由所述主驱动转台反馈的速度反馈信息,生成电流指令;所述转矩控制单元用于根据所述电流指令和所述主驱动转台反馈的电流反馈信息,输出转矩控制指令至所述主驱动转台;

    4.根据权利要求3所述的力矩电机磁极相位对齐系统,其特征在于,所述从驱动器至少包括转矩控制单元,所述转矩控制单元用于根据接收到的所述电流指令和所述从驱动转台反馈的电流反馈信息对所述从驱动转台进行转矩控制。

    5.根据权利要求1-4任一项所述的力矩电机磁极相位对齐系统,其特征在于,力矩电机为直驱力矩电机。

    6.根据权利要求5所述的力矩电机磁极相位对齐系统,其特征在于,所述直驱力矩电机包括永磁同步式力矩电机、永磁同步式直线电机和永磁同步式伺服电机。

    7.根据权利要求5所述的力矩电机磁极相位对齐系统,其特征在于,所述直驱力矩电机包括桥板连接结构或绕组结构。

    8.一种力矩电机磁极相位对齐方法,其特征在于,包括:

    9.根据权利要求8所述的力矩电机磁极相位对齐方法,其特征在于,所述基于所述驱动器对所述驱动转台进行寻相操作,包括:

    10.根据权利要求8所述的力矩电机磁极相位对齐方法,其特征在于,在实现磁极相位对齐后,还包括:


    技术总结
    本发明提供一种力矩电机磁极相位对齐系统和方法,属于工业自动化控制技术领域,包括至少两个驱动器和至少两个驱动转台,所述驱动器与所述驱动转台一一对应,所述驱动器用于对所述驱动转台进行寻相操作,确定所述驱动转台的相位参数以实现磁极相位对齐。本发明在力矩电机初始安装转子磁极相位差未知,相位未对齐情况下,通过对驱动转台进行寻相操作,获取力矩电机的相位,进而实现力矩电机协同工作,整个过程简单明了,无需直流注入进行力矩电机磁极相位对齐,无需人工参与机械调整对齐角度,简化操作流程,磁极相位对齐精度高。

    技术研发人员:孙俊,薛颖奇,谢长锦,何振祥,都学飞,石忠东,李志伟,谷尚武
    受保护的技术使用者:北京精雕科技集团有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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