阅读说明：本技术 匀速永磁同步直线电机及其响应方程推导方法 (Constant-speed permanent magnet synchronous linear motor and response equation derivation method thereof ) 是由 罗群 罗亮 赵吉文 于 2019-11-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及直线电机领域，公开了一种匀速永磁同步直线电机及其响应方程推导方法，包括次级定子以及与次级定子构成滑移配合的初级动子，初级动子顶端工作台设置有载物槽，载物槽槽口连接负载板，载物槽槽腔壁上布置有激光发射器、激光感应器，负载板上安装有用于将激光发射器产生的激光束反射至激光感应器接受范围内的反射镜。反射镜一方面将激光束反射至激光感应器接受范围内，一方面反应负载板在不同负载程度下的变化，改变激光束的行径路线，再被激光感应器快速捕捉，达到快速响应的目的。(The invention relates to the field of linear motors and discloses a constant-speed permanent magnet synchronous linear motor and a derivation method of a response equation thereof. The reflector reflects the laser beam to the laser sensor in the receiving range, reflects the change of the load board in different load degrees, changes the path of the laser beam, and is captured by the laser sensor quickly, so as to achieve the purpose of quick response.)

匀速永磁同步直线电机及其响应方程推导方法

技术领域

本发明涉及直线电机领域，尤其涉及一种匀速永磁同步直线电机及其响应方程推导方法。

背景技术

随着永磁同步直线电机的结构更新与普及，其实际应用环境与范围也日益复杂，无法保证动子在工作过程中，承受恒定的负载力，负载力的变化意味着要维持动子在相同运行速度下稳定位移，则需要相应提高推力，既对永磁同步直线电机的响应时间与抗扰动能力提出较高的要求，同时由于永磁同步直线电机结构本身存在着非线性、强耦合和不确定性，摩擦力在短行程内检测模糊，控制器无法及时处理反馈，很难达到永磁同步直线电机高精度和快速响应的要求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种能够迅速响应负载变化，始终保持匀速的永磁同步直线电机。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种匀速永磁同步直线电机，包括次级定子以及与次级定子构成滑移配合的初级动子，初级动子顶端工作台设置有载物槽，载物槽槽口连接负载板，载物槽槽腔壁上布置有激光发射器、激光感应器，负载板上安装有用于将激光发射器产生的激光束反射至激光感应器接受范围内的反射镜。

本发明的优点在于：激光发射器、激光感应器分别用于发射与接受激光位移信号，反射镜一方面将激光束反射至激光感应器接受范围内，一方面反应负载板在不同负载程度下的变化，改变激光束的行径路线，再被激光感应器快速捕捉，达到快速响应的目的。

本发明的另一个目的在于，提供上述匀速永磁同步直线电机的响应方程推导方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

S1、搭建所述匀速永磁同步直线电机有限元模型，改变负载重量，收集不同负载压力下，激光感应器对应的激光位移数据组，整理负载重量-模拟激光位移数据方程离散数据，得到负载重量-模拟激光位移数据方程；

S2、搭建所述匀速永磁同步直线电机实验模型，改变负载重量，收集不同负载压力下，所述匀速永磁同步直线电机保持匀速时的推力差值组，整理负载重量-实验推力差值方程离散数据，并分别用平滑曲线联立，得到负载重量-实验推力差值方程；

S3、将负载重量-模拟激光位移数据方程与负载重量-实验推力差值方程联立整合，得到激光位移-实验推力差值方程。

本发明的优点在于：先由虚拟实验得到负载重量-模拟激光位移数据方程，再通过实操得到负载重量-实验推力差值方程离散数据，通过联立方程，得到激光位移-实验推力差值方程；应用于实际中，控制器能够根据激光位移-实验推力差值方程，对收集到的激光位移瞬间做出对应的推力响应，使得永磁同步直线电机保持匀速。

附图说明

图1为本发明实施例的侧视图。

图2为本发明整体的结构示意图。

图3为本发明的结构***图。

图4为本发明另一实施例的侧视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种匀速永磁同步直线电机，包括次级定子10以及与次级定子10构成滑移配合的初级动子20，初级动子20顶端工作台21设置有载物槽30，载物槽30槽口连接负载板40，负载板40用于直接与负载物接触，承受负载压力；载物槽30槽腔壁上布置有激光发射器33、激光感应器34，负载板40上安装有用于将激光发射器33产生的激光束反射至激光感应器34接受范围内的反射镜50。如图1所示，负载板40上负载物重力的改变，直接引起负载板40形变，设置与负载板40连接的反射镜50，能够感应形变，并直接反应到激光束路径的转变上，让激光感应器34快速接受到信号，并将信号传递给控制器。

其中，载物槽30槽口壁31内侧设置有向内延伸的安装座32，负载板40螺接在安装座32上。

负载板40上若负载物重量变化不大，则会导致负载板40的形变程度，为放大反射镜50的捕捉效果，如图2-3所示反射镜50包括用于将激光束反射至激光感应器34接受范围内的一级镜51以及将激光发射器33产生的激光束反射至一级镜51接受范围内的二级镜52，载物槽30相对的槽腔壁上分别安装激光发射器33、激光感应器34，二级镜52布置在激光感应器34同侧，一级镜51布置在激光发射器33同侧。通过设置一级镜51、二级镜52，进一步拉长激光束反射路径，且利用一级镜51、二级镜52同时跟随负载板40的形变而改变激光束的反射路径，提高本实施例的灵敏程度。

如图4所示，一级镜51的顶端与负载板40板底通过连接板54连接，二级镜52对应的载物槽30槽底部分开设限位槽35，二级镜52底端延伸至限位槽35内并与限位槽35槽底通过弹簧36连接，二级镜52顶端设置一级磁铁53，负载板40底端对应二级镜52设置与一级磁铁53互为异名磁铁的二级磁铁41。二级镜52压缩弹簧36，二级磁铁41与一级磁铁53异名相吸，二级镜52在垂直方向上受力平衡。当负载板40形变时，二级磁铁41与二级磁铁41之间的间隙改变，打破二级镜52在垂直方向上现有受力平衡，二级镜52压缩或放松弹簧36，在垂直方向上发生位移改变。通过设计动态平衡，进一步提高本实施例的响应灵敏程度。

激光感应器34做为监测装置，在负载加重引起负载板40形变时，需要保持静止，以减少数据误差，因此，做为激光感应器34的具体连接方式，激光感应器34与载物槽30槽侧壁之间设置中间板37，中间板37贯穿载物槽30槽侧壁延伸至外部并连接端盖38，端盖38与载物槽30槽侧壁螺接。通过增加激光感应器34与载物槽30的连接强度，提高激光感应器34的稳定性。

做为上述匀速永磁同步直线电机的响应方程推导方法，包括以下步骤：

S1、搭建所述匀速永磁同步直线电机有限元模型，改变负载重量，收集不同负载压力下，激光感应器34对应的激光位移数据组，整理负载重量-激光位移数据方程离散数据，得到负载重量-激光位移数据方程。永磁同步直线电机结构确立，则受力变化规律可以通过搭建有限元模型，得到数据方程。

S2、搭建所述匀速永磁同步直线电机实验模型，改变负载重量，收集不同负载压力下，所述匀速永磁同步直线电机保持匀速时的推力差值组，整理负载重量-推力差值方程离散数据，并分别用平滑曲线联立，得到负载重量-推力差值方程。通过实际实验操作，得到不同负载压力下，所述匀速永磁同步直线电机保持匀速时的推力差值组，包容永磁同步直线电机中，导致推力需要跟随变化的其他因素。

S3、将负载重量-激光位移数据方程与负载重量-推力差值方程联立整合，得到激光位移-推力差值方程。由此，控制器能够根据激光感应器34检测到的激光位移，做出推力差值的推断，实现永磁同步直线电机的快速响应。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。