具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅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做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。

根据本发明的实施例，提供了一种磁悬浮系统的起浮控制装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。所述磁悬浮系统，包括：转子。所述转子，具有转子前端和转子后端。所述磁悬浮系统的起浮控制装置，包括：采样单元和控制单元。

其中，所述控制单元，被配置为在所述转子的起浮阶段，控制所述转子的第一端起浮。所述转子的第一端，为所述转子的前端和所述转子的后端中的一端。

所述采样单元，被配置为采样所述转子的第一端的当前位置，记为当前第一位置。

所述控制单元，还被配置为确定所述当前第一位置是否已达到第一设定位置；以及，在确定所述当前第一位置已达到所述第一设定位置的情况下，控制所述转子的第一端悬浮于所述第一设定位置处，并控制所述转子的第二端起浮。所述转子的第二端，为所述转子的前端和所述转子的后端中的另一端。

所述采样单元，还被配置为采样所述转子的第二端的当前位置，记为当前第二位置。

所述控制单元，还被配置为确定所述当前第二位置是否已达到第二设定位置；以及，在确定所述当前第二位置已达到所述第二设定位置的情况下，控制所述转子的第二端悬浮于所述第二设定位置处，以完成所述转子在起浮阶段的起浮控制。

图2为磁悬浮电机系统中磁悬浮轴承的一实施例的控制流程示意图。磁悬浮轴承的控制原理为位置传感器实时监测转子位置，如图2所示，与给定的参考位置作比较，经位置控制器，再转换为电流信号，经电流控制器作用下，得到控制电流，送至轴承线圈产生相应电磁力驱动转子发生运动。如图2所示，磁悬浮轴承的控制流程，包括：

步骤11、给定一个参考位置，得到即给定位置。传感器反馈轴承线圈的实时位置信息。

步骤12、给定位置与实时位置信息经比较器后，得到位置差值。位置差值经位置控制器后，得到给定电流。

步骤13、给定电流与轴承线圈的反馈电流即实时电流进行比较，得到电流差值。电流差值经电流控制器后，得到电流控制值。电流控制值控制轴承线圈，即电流控制值注入磁力轴承转换成控制转子位置的电磁力。磁悬浮轴承系统中，通过改变轴承线圈的绕组的电流，从而改变磁悬浮轴承上各个方向的电磁力，从而使转子实现稳定悬浮。

在相关方案的起浮方式下，起浮过程中，由于电磁力与磁路气隙成反比，当转子处于未悬浮的状态时，磁力轴承的磁路气隙比较大，因此需要足够大的电流才能克服重力，才能使转子脱离未悬浮状态，实现起浮。相关方案中的起浮方式下，起浮的瞬间，冲击电流较大，这对电源的要求较高，若电源电压供给不足，达不到转子实现起浮所需的瞬时功率，会使转子起浮困难，严重时可能会导致转子起浮失败。一些方案的解决方法是提高电源的供电电压，但随之会增加成本。

本发明的方案，提出一种磁悬浮起浮逻辑，在转子起浮期间，先控制转子的一端(即前径向轴承和后径向轴承中的某一端)起浮，再起浮转子的另一端，减小转子起浮瞬间的冲击电流。相比于相关方案中的起浮方式下转子前后端同时起浮的方式，本发明的方案能减小转子起浮瞬间的冲击电流，提高磁悬浮轴承起浮的稳定性。从而，解决磁悬浮电机系统中，相关方案中的起浮方式下转子起浮阶段，冲击电流较大，若电源供给不足，会导致转子起浮困难甚至失败的问题。

在一些实施方式中，所述磁悬浮系统，还包括：轴承。所述轴承，包括：前径向轴承和后径向轴承。所述轴承，具有轴承线圈。所述前径向轴承，具有前径向轴承线圈。所述后径向轴承，具有后径向轴承线圈。所述转子位于所述前径向轴承的一端，为所述转子前端。所述转子位于所述后径向轴承的一端，为所述转子后端。

图3为磁悬浮电机系统中前径向轴承处的转子的结构示意图。以下，为便于描述，转子的两端，将处于前径向轴承的一端称为转子前端，将处于后径向轴承的一端称为转子后端。以及描述的起浮前径向轴承和后径向轴承中的某一端，包括该端的x方向(如FX)与y方向(如FY)，如图3所示。

在一些实施方式中，其中，所述控制单元，控制所述转子的第一端起浮，包括：所述控制单元，具体还被配置为向所述转子的第一端的线圈通电，且所述转子的第二端的线圈不通电。

所述控制单元，控制所述转子的第二端起浮，包括：所述控制单元，具体还被配置为在所述转子的第一端的线圈通电的情况下，向所述转子的第二端的线圈通电。

图4为磁悬浮电机系统中转子处于未悬浮状态的结构示意图。图5为磁悬浮电机系统中转子起浮一端的结构示意图，图6为磁悬浮电机系统中转子完全起浮的结构示意图。

如图4所示，转子未起浮时，落于保护轴承之上。相关方案的起浮方式为转子还未悬浮，起始落于保护轴承之上，如图4所示。转子起浮时，前后两端的线圈都通电，转子两端同时脱离保护轴承，上下振荡，最终悬浮于参考位置处，如图6所示。而本发明的方案的起浮方式为转子还未悬浮，起始落于保护轴承之上，如图4所示。起浮转子时将转子起浮分两步进行，转子前后两端中，一端的线圈先通电，另一端线圈不通电，先起浮一端使其浮于参考位置处，如图5所示后。再通电起浮转子另一端，转子最终悬浮于参考位置处，如图6所示。本发明的方案的起浮方式能减小转子起浮瞬间的冲击电流，防止电源无法提供瞬时的大功率时，转子起浮困难。

此处的通电即注入控制电流，控制转子发生运动。相关方案中，是同时注入控制电流至转子两端，控制转子两端同时脱离保护轴承，完成起浮。本发明的方案强调的是分步控制，先注入控制电流至一端中，使该端处脱离保护轴承，起浮该端；再注入控制电流至另一端，控制另一端也脱离保护轴承，从而使转子整体完成起浮。两种技术的测量结果如图7与图8所示，本发明的方案的方法能达到减小冲击电流的效果。

相关方案的磁力轴承系统(即磁悬浮轴承系统)中，转子起浮期间，转子前径向轴承与后径向轴承中的线圈同时注入足够大的控制电流，控制整个转子受电磁力作用，脱离保护轴承，向给定的参考位置处靠近。图7为磁悬浮电机系统中转子在相关方案的起浮方式下的电流波形示意图。图7可以显示相关方案的起浮方式下供电电源处的电流测量波形，示波器的纵坐标表示电流值。如图7所示，起浮的瞬间测量的结果显示转子起浮前后的瞬间电流最大差值达到将近6.6A，表明为使转子脱离未悬浮状态产生的冲击电流较大，若电源不能提供瞬时的大功率，将导致转子起浮困难。

本发明的方案，采取了先起浮转子前径向轴承和后径向轴承中的一端，而后再起浮另一端的起浮方式，解决了相关方案中的起浮方式下转子前后端同时通电起浮的方式中，存在冲击电流较大，所需瞬时功率较大，导致转子起浮困难的问题，减小了转子起浮瞬间的冲击电流，提高了磁悬浮轴承的起浮性能。

在一些实施方式中，所述转子的第一端，为所述转子的前端。所述转子的第二端，为所述转子的后端。

本发明的方案中，磁悬浮起浮逻辑中，转子的起浮分为两个步骤，具体包括：

步骤21、起浮第一步首先是转子前径向轴承的线圈先注入控制电流，转子后径向轴承的线圈不通电，使转子的前端脱离未悬浮状态，向给定的参考位置靠近，传感器实时监测转子前端的位置，至其稳定于给定的参考位置处，如图5所示，便可进行起浮的第二步。图8为磁悬浮电机系统中先浮转子前端再浮后端的起浮方式下电流波形示意图，如图8中，转子前端起浮瞬间的电流变化波形(a)所示，测量的结果显示转子的前端起浮前后的瞬间电流最大差值为1.8A，即转子的前轴起浮瞬间引起的冲击电流较小，相比于相关方案的起浮方式，避免了电源要能提供瞬时大功率的要求。

步骤22、起浮第二步为，如图5所示，待传感器检测转子的前端已稳定悬浮于给定的参考位置处后，再于转子后径向轴承的线圈注入控制电流，起浮转子的后端，使转子后端向给定的参考位置靠近，最终整个转子稳定悬浮于给定的参考位置处，如图6所示。如图8中，转子的后端起浮瞬间电流变化波形(b)所示，测量的结果转子的后端起浮前后的瞬间电流最大差值为2.2A，即转子的后轴起浮瞬间引起的冲击电流相对也较小，从而完成整个转子的稳定起浮。与相关方案的起浮方式相比，本发明的方案中的起浮方式产生的冲击电流能明显减小。

这样，本发明的方案中，转子的两端分步起浮，先浮前轴，再浮后轴，来控制整个转子稳定悬浮于给定的参考位置，通过分段起浮能减小转子起浮瞬间的冲击电流，防止电源无法提供瞬时的大功率时，起浮困难，提高了磁悬浮系统起浮的性能。

采用本发明的技术方案，通过在磁悬浮轴承中转子的起浮过程中，在转子起浮期间，先控制转子的一端(即前径向轴承和后径向轴承中的某一端)起浮，再控制转子的另一端(即前径向轴承和后径向轴承中的另一端)起浮。从而，通过先起浮转子前径向轴承和后径向轴承中的一端，再起浮另一端的起浮方式，能够减小转子起浮瞬间的冲击电流。

根据本发明的实施例，还提供了对应于磁悬浮系统的起浮控制装置的一种磁悬浮系统。该磁悬浮系统可以包括：以上所述的磁悬浮系统的起浮控制装置。

由于本实施例的磁悬浮系统所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

采用本发明的技术方案，通过在磁悬浮轴承中转子的起浮过程中，在转子起浮期间，先控制转子的一端(即前径向轴承和后径向轴承中的某一端)起浮，再控制转子的另一端(即前径向轴承和后径向轴承中的另一端)起浮，能减小转子起浮瞬间的冲击电流，提高磁悬浮轴承起浮的稳定性。

根据本发明的实施例，还提供了对应于磁悬浮系统的一种磁悬浮系统的起浮控制方法，如图9所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。所述磁悬浮系统，包括：转子。所述转子，具有转子前端和转子后端。

所述磁悬浮系统的起浮控制方法，包括：步骤S110至步骤S150。

在步骤S110处，在所述转子的起浮阶段，控制所述转子的第一端起浮。所述转子的第一端，为所述转子的前端和所述转子的后端中的一端。

在步骤S120处，采样所述转子的第一端的当前位置，记为当前第一位置。

在步骤S130处，确定所述当前第一位置是否已达到第一设定位置；以及，在确定所述当前第一位置已达到所述第一设定位置的情况下，控制所述转子的第一端悬浮于所述第一设定位置处，并控制所述转子的第二端起浮。所述转子的第二端，为所述转子的前端和所述转子的后端中的另一端。

在步骤S140处，采样所述转子的第二端的当前位置，记为当前第二位置。

在步骤S150处，确定所述当前第二位置是否已达到第二设定位置；以及，在确定所述当前第二位置已达到所述第二设定位置的情况下，控制所述转子的第二端悬浮于所述第二设定位置处，以完成所述转子在起浮阶段的起浮控制。

图2为磁悬浮电机系统中磁悬浮轴承的一实施例的控制流程示意图。磁悬浮轴承的控制原理为位置传感器实时监测转子位置，如图2所示，与给定的参考位置作比较，经位置控制器，再转换为电流信号，经电流控制器作用下，得到控制电流，送至轴承线圈产生相应电磁力驱动转子发生运动。如图2所示，磁悬浮轴承的控制流程，包括：

步骤11、给定一个参考位置，得到即给定位置。传感器反馈轴承线圈的实时位置信息。

步骤12、给定位置与实时位置信息经比较器后，得到位置差值。位置差值经位置控制器后，得到给定电流。

步骤13、给定电流与轴承线圈的反馈电流即实时电流进行比较，得到电流差值。电流差值经电流控制器后，得到电流控制值。电流控制值控制轴承线圈，即电流控制值注入磁力轴承转换成控制转子位置的电磁力。磁悬浮轴承系统中，通过改变轴承线圈的绕组的电流，从而改变磁悬浮轴承上各个方向的电磁力，从而使转子实现稳定悬浮。

在相关方案的起浮方式下，起浮过程中，由于电磁力与磁路气隙成反比，当转子处于未悬浮的状态时，磁力轴承的磁路气隙比较大，因此需要足够大的电流才能克服重力，才能使转子脱离未悬浮状态，实现起浮。相关方案中的起浮方式下，起浮的瞬间，冲击电流较大，这对电源的要求较高，若电源电压供给不足，达不到转子实现起浮所需的瞬时功率，会使转子起浮困难，严重时可能会导致转子起浮失败。一些方案的解决方法是提高电源的供电电压，但随之会增加成本。

本发明的方案，提出一种磁悬浮起浮逻辑，在转子起浮期间，先控制转子的一端(即前径向轴承和后径向轴承中的某一端)起浮，再起浮转子的另一端，减小转子起浮瞬间的冲击电流。相比于相关方案中的起浮方式下转子前后端同时起浮的方式，本发明的方案能减小转子起浮瞬间的冲击电流，提高磁悬浮轴承起浮的稳定性。从而，解决磁悬浮电机系统中，相关方案中的起浮方式下转子起浮阶段，冲击电流较大，若电源供给不足，会导致转子起浮困难甚至失败的问题。

在一些实施方式中，所述磁悬浮系统，还包括：轴承。所述轴承，包括：前径向轴承和后径向轴承。所述轴承，具有轴承线圈。所述前径向轴承，具有前径向轴承线圈。所述后径向轴承，具有后径向轴承线圈。所述转子位于所述前径向轴承的一端，为所述转子前端。所述转子位于所述后径向轴承的一端，为所述转子后端。

图3为磁悬浮电机系统中前径向轴承处的转子的结构示意图。以下，为便于描述，转子的两端，将处于前径向轴承的一端称为转子前端，将处于后径向轴承的一端称为转子后端。以及描述的起浮前径向轴承和后径向轴承中的某一端，包括该端的x方向(如FX)与y方向(如FY)，如图3所示。

在一些实施方式中，在步骤S110中，控制所述转子的第一端起浮，包括：向所述转子的第一端的线圈通电，且所述转子的第二端的线圈不通电。

在步骤S130中控制所述转子的第二端起浮，包括：在所述转子的第一端的线圈通电的情况下，向所述转子的第二端的线圈通电。

图4为磁悬浮电机系统中转子处于未悬浮状态的结构示意图。图5为磁悬浮电机系统中转子起浮一端的结构示意图，图6为磁悬浮电机系统中转子完全起浮的结构示意图。

如图4所示，转子未起浮时，落于保护轴承之上。相关方案的起浮方式为转子还未悬浮，起始落于保护轴承之上，如图4所示。转子起浮时，前后两端的线圈都通电，转子两端同时脱离保护轴承，上下振荡，最终悬浮于参考位置处，如图6所示。而本发明的方案的起浮方式为转子还未悬浮，起始落于保护轴承之上，如图4所示。起浮转子时将转子起浮分两步进行，转子前后两端中，一端的线圈先通电，另一端线圈不通电，先起浮一端使其浮于参考位置处，如图5所示后。再通电起浮转子另一端，转子最终悬浮于参考位置处，如图6所示。本发明的方案的起浮方式能减小转子起浮瞬间的冲击电流，防止电源无法提供瞬时的大功率时，转子起浮困难。

相关方案的磁力轴承系统(即磁悬浮轴承系统)中，转子起浮期间，转子前径向轴承与后径向轴承中的线圈同时注入足够大的控制电流，控制整个转子受电磁力作用，脱离保护轴承，向给定的参考位置处靠近。图7为磁悬浮电机系统中转子在相关方案的起浮方式下的电流波形示意图。图7可以显示相关方案的起浮方式下供电电源处的电流测量波形，示波器的纵坐标表示电流值。如图7所示，起浮的瞬间测量的结果显示转子起浮前后的瞬间电流最大差值达到将近6.6A，表明为使转子脱离未悬浮状态产生的冲击电流较大，若电源不能提供瞬时的大功率，将导致转子起浮困难。

本发明的方案，采取了先起浮转子前径向轴承和后径向轴承中的一端，而后再起浮另一端的起浮方式，解决了相关方案中的起浮方式下转子前后端同时通电起浮的方式中，存在冲击电流较大，所需瞬时功率较大，导致转子起浮困难的问题，减小了转子起浮瞬间的冲击电流，提高了磁悬浮轴承的起浮性能。

在一些实施方式中，所述转子的第一端，为所述转子的前端。所述转子的第二端，为所述转子的后端。

本发明的方案中，磁悬浮起浮逻辑中，转子的起浮分为两个步骤，具体包括：

步骤21、起浮第一步首先是转子前径向轴承的线圈先注入控制电流，转子后径向轴承的线圈不通电，使转子的前端脱离未悬浮状态，向给定的参考位置靠近，传感器实时监测转子前端的位置，至其稳定于给定的参考位置处，如图5所示，便可进行起浮的第二步。图8为磁悬浮电机系统中先浮转子前端再浮后端的起浮方式下电流波形示意图，如图8中，转子前端起浮瞬间的电流变化波形(a)所示，测量的结果显示转子的前端起浮前后的瞬间电流最大差值为1.8A，即转子的前轴起浮瞬间引起的冲击电流较小，相比于相关方案的起浮方式，避免了电源要能提供瞬时大功率的要求。

步骤22、起浮第二步为，如图5所示，待传感器检测转子的前端已稳定悬浮于给定的参考位置处后，再于转子后径向轴承的线圈注入控制电流，起浮转子的后端，使转子后端向给定的参考位置靠近，最终整个转子稳定悬浮于给定的参考位置处，如图6所示。如图8中，转子的后端起浮瞬间电流变化波形(b)所示，测量的结果转子的后端起浮前后的瞬间电流最大差值为2.2A，即转子的后轴起浮瞬间引起的冲击电流相对也较小，从而完成整个转子的稳定起浮。与相关方案的起浮方式相比，本发明的方案中的起浮方式产生的冲击电流能明显减小。

这样，本发明的方案中，转子的两端分步起浮，先浮前轴，再浮后轴，来控制整个转子稳定悬浮于给定的参考位置，通过分段起浮能减小转子起浮瞬间的冲击电流，防止电源无法提供瞬时的大功率时，起浮困难，提高了磁悬浮系统起浮的性能。

由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述磁悬浮系统的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

采用本实施例的技术方案，通过在磁悬浮轴承中转子的起浮过程中，在转子起浮期间，先控制转子的一端(即前径向轴承和后径向轴承中的某一端)起浮，再控制转子的另一端(即前径向轴承和后径向轴承中的另一端)起浮，减小了转子起浮瞬间的冲击电流，提高了磁悬浮轴承的起浮性能。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。