阅读说明：本技术 一种电磁发射装置 (Electromagnetic transmitting device ) 是由 李�杰 崔鹏 周丹峰 余佩倡 陈强 郭昭宇 于 2019-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及电磁发射技术领域,具体涉及一种电磁发射装置,包括电机模块和用于控制所述电机模块的控制系统模块,所述电机模块包括平台基座,所述平台基座上设有支撑轨道和电机定子,所述电机定子位于所述支撑轨道的内侧,所述支撑轨道上设有可通过所述电机定子驱动沿所述支撑轨道内侧移动的动子车体,所述支撑轨道上设有可与所述动子车体作用使所述动子车体悬浮的悬浮轨道,所述悬浮轨道包括对称设于所述电机定子两侧的感应板,当所述动子车体移动至所述悬浮轨道时,所述感应板位于所述支撑轨道与所述动子车体之间,所述控制系统模块与所述电机定子电连接。本发明结构简单紧凑,具有磁场利用率高和牵引效率高的特点。(The invention relates to the technical field of electromagnetic emission, in particular to an electromagnetic emission device, which comprises a motor module and a control system module used for controlling the motor module, the motor module comprises a platform base, a support rail and a motor stator are arranged on the platform base, the motor stator is positioned at the inner side of the support track, the support track is provided with a rotor vehicle body which can move along the inner side of the support track under the drive of the motor stator, the supporting track is provided with a suspension track which can act with the rotor vehicle body to enable the rotor vehicle body to suspend, the suspension track comprises induction plates which are symmetrically arranged at two sides of the motor stator, when the rotor vehicle body moves to the suspension track, the induction plate is located between the support track and the rotor vehicle body, and the control system module is electrically connected with the motor stator. The invention has the characteristics of simple and compact structure, high magnetic field utilization rate and high traction efficiency.)

一种电磁发射装置

技术领域

本发明涉及电磁发射技术领域，具体涉及一种电磁发射装置。

背景技术

电磁发射技术是一种全新的发射技术，它利用电磁能可以把物体加速到很高的发射速度；而且电磁发射技术所需的时间非常短，一般为几毫秒到十几毫秒。相比传统的化学能和机械能发射技术，电磁能发射技术拥有着发射速度快、可控性好、性能优良、发射效率高等一系列优点。

电磁发射技术有多种发射装置，根据不同的发射装置可以分为导轨型、线圈型和重接型。其中导轨型电磁发射器的发射装置由一对平行的金属导轨、控制开关、高功率脉冲电源、电枢极易弹丸组成，可以理解为一个单匝直线电动机；线圈型电磁发射器的发射装置是由激励电源、驱动线圈、炮管、弹丸以及其它附属部件组成，可以理解为圆筒状电动机；重接型电磁发射器和普通线圈型电磁发射器的主要区别在于驱动线圈和发射线圈的摆列位置不同、极性不同、选座发射体的材料不同以及工作方式不同，其实质就是一种特殊的线圈型。

目前为止，现有实用的电磁发射均采用直线感应电机结构，其边端效应明显，速度不高，且铁芯结构，损耗严重，鉴于此，研究出一种实用的悬浮系统电磁发射装置具有重要的意义。

发明内容

鉴于现有技术中存在的不足，本发明提出了一种电磁发射装置，解决了现有技术中悬浮结构复杂、电机定子两侧磁场利用率低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案，提供电磁发射装置，包括电机模块和用于控制所述电机模块的控制系统模块，所述电机模块包括平台基座，所述平台基座上设有支撑轨道和电机定子，所述电机定子位于所述支撑轨道的内侧，所述支撑轨道上设有可通过所述电机定子驱动沿所述支撑轨道内侧移动的动子车体，所述支撑轨道上设有可使所述动子车体悬浮的悬浮轨道，所述悬浮轨道包括对称设于所述电机定子两侧的感应板，当所述动子车体移动至所述悬浮轨道时，所述感应板位于所述支撑轨道与所述动子车体之间，所述控制系统模块与所述电机定子电连接。

优选地，所述感应板为四块铜板。

优选地，所述电机定子由多个定子模块拼接而成。

优选地，所述动子车体包括设于所述电机定子两侧的尺寸相同的永磁体和安装所述永磁体的撬体，所述永磁体为四块且对称分布，同边相邻两块所述永磁体磁性摆放相反。

优选地，所述永磁体的外侧设有厚度为1mm的铝合金保护壳，所述撬体的盒壁厚度为1mm。

优选地，所述支撑轨道的一端设有缓冲装置。

优选地，所述控制系统模块包括产生感应电流以驱动电机运动的强电电路、采集和处理实时数据以产生控制电机运动信号的弱电电路以及监控所述电机运行状态的监控系统，所述强电电路与所述弱电电路电连接，所述弱电电路与所述监控系统电连接。

优选地，所述强电电路包括直流电源、用于储存电量的充电电容、用于限制充电时电路电流的充电电阻、用于控制所述弱电电路通断的主接触器、用于抑制涌流的电抗器和用于控制电机输出电流的全桥斩波电路，所述电源与所述电容、所述电阻、所述主接触器、所述电抗器和所述全桥斩波电路均电连接。

优选地，所述弱电电路包括设置在同一电路板上的采样模块、传感器、FPGA芯片和控制板，所述传感器包括测量直流输入总电流的第一电流传感器、测量两路相电流的第二电流传感器和第三电流传感器、测量直流输入电压的第一电压传感器、测量两路相电压的第二电压传感器和第三电压传感器、测量电机运行位置的位置传感器以及测量电机推力的力传感器，所述传感器与所述采样模块电连接，所述采样模块通过所述FPGA芯片与所述控制板电连接。

优选地，所述监控系统包括上位机、控制板和监控交互模块，所述监控交互模块通过所述控制板与所述上位机通讯连接实时记录、监控和控制电机运行状态。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明中所述永磁体与所述感应板、所述电机定子相互作用，实现了所述动子车体的悬浮、导向和牵引，其结构简单紧凑、磁场利用率高；

2、本发明在原有电机制动的基础上，增加了所述动子车体的涡流制动方式，大大提高了所述电机的制动能力；

3、本发明采用所述监控交互模块对所述电机的运行状态进行监控，其可操作性强，界面友好度高，能够直观便捷的记录、监控和控制电机运行状态。

附图说明

图1是本发明结构示意图，

图2是图1的俯视图，

图3是本发明动子车体剖面图，

图4是本发明定子模块单边绕线示意图，

图5是本发明强电电路工作原理图，

图6是本发明弱电电路控制板工作原理图，

图7是本发明监控系统监控交互模块示意图。

图中：1.悬浮轨道，2.电机定子，3.支撑轨道，4.动子车体，5.缓冲装置，6.平台基座，7.感应板，8.永磁体，9.撬体。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1、图2所示，一种电磁发射装置，包括电机模块和用于控制所述电机模块的控制系统模块，所述电机模块包括平台基座6，所述平台基座6上设有支撑轨道3和电机定子2，所述电机定子2位于所述支撑轨道3的内侧，所述支撑轨道3上设有可通过所述电机定子2驱动沿所述支撑轨道3内侧移动的动子车体4，所述支撑轨道3上设有可与所述动子车体4作用使所述动子车体4悬浮的悬浮轨道1，所述悬浮轨道1包括对称设于所述电机定子2两侧的感应板7，当所述动子车体4移动至所述悬浮轨道1时，所述感应板7位于所述支撑轨道3与所述动子车体4之间，所述控制系统模块与所述电机定子2电连接。本具体实施例中，所述控制系统模块可给所述电机定子2提供动力电源，用于使所述电机定子2产生三相交流电电流，所述动子车体4与所述电机定子2相互作用对所述动子车体4进行导向和牵引，所述动子车体4通过与设置在其两侧所述感应板7的相互感应，实现了所述动子车体4在所述悬浮轨道1上的电动悬浮和涡流制动，具有结构简单、性能稳定，且磁场利用率极高的特点。

如图3所示，所述感应板7为四块铜板。本具体实施例中，四块所述感应板7对称分布在所述电机定子2的两侧，通过所述感应板7与所述动子车体4中的所述永磁体8相互作用，实现了所述动子车体4的电动悬浮和涡流制动，其结构简单、性能稳定，且通过增加涡流制动方式提高了所述电机的制动能力。

如图1、图2、图4所示，所述电机定子2由多个定子模块拼接而成。本具体实施例中，所述定子模块为三相双边绕线，同边内的同相绕组串联(如图4中A₁A₂、B₁B₂、C₁C₂均串联)，所述定子模块之间的同相绕组并联(如图4中A、B和C三相绕组均并联)，多个所述定子模块拼接所形成的长电机定子2与所述动子车体4相互作用，实现了对所述动子车体4的牵引。

如图1、图2、图3所示，所述动子车体4包括设于所述电机定子2两侧的尺寸相同的永磁体8和安装所述永磁体8的撬体9，所述永磁体8为四块且对称分布，同边相邻两块所述永磁体8磁性摆放相反。本具体实施例中，所述动子车体4的两侧均设有两个所述撬体9，尺寸相同的所述永磁体8安装于所述撬体9内，同边相邻的所述撬体9内摆放的所述永磁体8磁性相反，相对的所述撬体9内摆放的所述永磁体8的磁性相同。

如图1、图2、图3所示，所述永磁体8外侧设有厚度为1mm的铝合金保护壳，所述撬体9的盒壁厚度为1mm。本具体实施例中，所述永磁体8外侧铝合金保护壳的厚度和所述撬体9盒壁的厚度均为1mm，在其他实施例中，只要保证壳体或盒体的强度足够，其厚度越薄越好，当厚度越薄时，所述永磁体8与所述电机定子2以及所述永磁体8与所述感应板7之间的间隙就越小，它们之间产生的磁场力就越大。

如图1、图2所示，所述支撑轨道3的另一端设有缓冲装置5。本具体实施例中，所述支撑轨道3一端设有所述悬浮轨道1，所述支撑轨道3另一端设有所述缓冲装置5，当所述动子车体4发生碰撞时，所述缓冲装置5可以对所述动子车体4起到缓冲保护的作用。

如图5、图6所示，所述控制系统模块包括产生感应电流以驱动电机运动的强电电路、采集和处理实时数据以产生控制电机运动信号的弱电电路以及监控所述电机运行状态的监控系统，所述强电电路与所述弱电电路电连接，所述弱电电路与所述监控系统电连接。本具体实施例中，所述弱电电路采集和处理实时数据并产生控制三相电路电流输出的信号，通过光纤将控制信号传递给所述强电电路，所述强电电路根据所述控制信号产生感应电流进而来控制所述永磁同步电机的运动；同时所述弱电电路采集和处理的实时数据通过网线传递给所述监控系统，从而所述监控系统是通过上位机的监控交互模块实时记录和监控所述永磁同步电机的运行状态。

如图5所示，所述强电电路包括直流电源、用于储存电量的电容、用于限制充电时电路电流的电阻、用于控制所述弱电电路通断的主接触器、用于抑制涌流的电抗器和用于控制电机输出电流的全桥斩波电路，所述电源与所述电容、所述电阻、所述主接触器、所述电抗器和所述全桥斩波电路均电连接。本具体实施例中，当预充电开关KM1闭合时，额定输入电压为330V的所述直流电源经过所述电阻(R1和R2)的限流对所述电容(E1～E10)进行充电，待所述电容(E1～E10)两端电压达到一定程度后，所述主接触器KM2闭合，此时所述电阻(R1和R2)断路，所述电容(E1～E10)电压达到所述直流电源电压大小并开始放电，所述控制板通过输出不同占空比的PWM波来控制V1～V6的连通或断开来控制所述全桥斩波电路的输出，从而实现对电机三相输出电流大小和方向的控制，以合成正弦电流驱动电机运转。

如图6、图7所示，所述弱电电路包括设置在同一电路板上的采样模块、传感器和控制板，所述传感器包括测量直流输入总电流的第一电流传感器、测量两路相电流的第二电流传感器和第三电流传感器、测量直流输入电压的第一电压传感器、测量两路相电压的第二电压传感器和第三电压传感器、测量电机运行位置的位置传感器以及测量电机推力的力传感器，所述传感器通过所述采样模块与所述控制板电连接。本具体实施例中，所述控制板选用选用经典电机控制芯片28335DSP，所述采样模块选取高精度16位的AD7606芯片，所述控制板内设有FPGA芯片，所述主接触器状态信号通过所述FPGA芯片传输至所述控制板，所述控制板控制所述采样模块对电机实时状态信息进行采样，八路所述传感器采集的数据信号经模拟电路滤波放大后，并通过所述FPGA芯片传输至所述控制板28335DSP中，经过所述控制板28335DSP的核心控制算法计算后输出PWM波，从而驱动所述强电电路中的全桥斩波电路来控制三相电路电流的输出，实现了对所述电机的实时控制。本具体实施例中，所述FPGA芯片增加了IO口的数量，同时也增强系统的数据计算能力和数据处理能力；值得一提的是，由于传感器信号较多，而电机控制板的采样通道有限，故仅设置两相电流和两相电压的传感器，而通过基尔霍夫定律计算出第三相的电流和电压。

如图7所示，所述监控系统包括上位机、控制板和监控交互模块，所述监控交互模块通过所述控制板与所述上位机通讯连接实时记录、监控和控制电机运行状态。本具体实施例中，所述监控系统以上位机(如计算机)与控制板的数据通讯为基础，通过上位机监控交互模块实现对电机的实时监控和控制，所述通讯模块采用28335DSP的SPI通讯接口，以ENC28J60QFN网络通讯芯片为中介，实现DSP的SPI口转网口，并采用UDP通讯协议实现主控板和上位机的数据通讯，其中上位机的控制数据和下位机的驱动器状态以及电机运行过程数据通过压缩传输再解压的方式交互，该交互方式可以保证在有限的传输速度下数据的完整性；所述监控交互模块通过设定固定IP实现了上位机和控制板的数据通讯，所述监控交互模块包括实时上传区、功能区和参数设置区，所述实时上传区包括控制板实时上传的电机运行位置(位移P1)、a相电流(C1)、c相电流(C2)、输入总电压(p2)、ab相电压(a1、a2)和电机故障信号(error1和error2)等数据值；所述功能区包括控制PWM波开断按钮(PWM-on和PWM-off)和电机自动复位按钮(back＝3)；所述参数设置区包括电机运行过程中电流环期望电流值、电流环比例系数、速度上限(speedmax)和距离限制(limspeed)等数据值。通过所述监控交互模块的相应数据可以实时掌握电机的实时运行状态，同时也便于后期对存储的相应数据进行处理。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴。