CN116722710A - 可调速的筒式励磁涡流联轴器、控制系统及控制方法 - Google Patents
可调速的筒式励磁涡流联轴器、控制系统及控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116722710A CN116722710A CN202310712558.1A CN202310712558A CN116722710A CN 116722710 A CN116722710 A CN 116722710A CN 202310712558 A CN202310712558 A CN 202310712558A CN 116722710 A CN116722710 A CN 116722710A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- excitation
- speed
- inner rotor
- driven shaft
- outer rotor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 title claims abstract description 116
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 59
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 59
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 59
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 23
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 20
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 17
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
- H02K49/02—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type
- H02K49/04—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type
- H02K49/043—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the asynchronous induction type of the eddy-current hysteresis type with a radial airgap
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)
Abstract
本发明公开了筒式励磁涡流联轴器及控制系统,结构包括筒状励磁外转子、永磁体内转子和控制系统;永磁体内转子包括永磁体及其固定装置;筒状励磁外转子包括6组E型电磁铁及其绕组、保持架和固定装置,绕组内励磁电流可调节,从而改变联轴器内磁场大小,进而调节联轴器转矩传递效率。联轴器控制系统包含对转矩的直接控制,对有效磁场的自抗扰控制器,对涡流磁场的观测,温升观测限制以及对励磁电流的控制,本发明控制方法具有较高控制精度,从而实现转矩连续可调的目的,且对联轴器两端所接的轴体保护性能较好。
Description
技术领域
本发明属于联轴器技术领域,具体涉及可调速的筒式励磁涡流联轴器,还涉及可调速的筒式励磁涡流联轴器控制系统,还涉及可调速的筒式励磁涡流联轴器控制方法。
背景技术
筒式涡流联轴器是一种工业生产中常见的联轴器,采用内外转子的转差产生电磁转矩。在内外转子转差相同的条件下,涡流联轴器所能传递的转矩越大,表征其性能越好。但仅靠转差对涡流联轴器传递转矩比进行调节,难以适应多种工况,且难以对联轴器可调比连续调节。
发明申请号202010793220.X提出了一种筒形永磁涡流联轴器,其通过调速空心轴和调速拨盘对筒式永磁涡流联轴器内外转子的相对面积进行调整,进而调整联轴器转矩传递效率。其采用机械结构,能够达到较高精度,但没有相应控制设备进行反馈,转矩可调比连续性调节较差。
发明申请号202110891108.4提出了一种抑制扭矩波动的开槽筒式永磁涡流联轴器,其采用开槽的方式让联轴器两端的扭矩波动周期对称且绝对值相等、符号相反,大大减小了联轴器的扭矩波动。结构较为紧凑,但对转矩可调范围没有做出改进,且开槽会限制电磁转矩范围,对可调范围具有一定影响。
发明内容
本发明的第一个目的是提供可调速的筒式励磁涡流联轴器,解决了现有的励磁涡流联轴器转矩可调比连续性较差的问题。
本发明的第二个目的是提供可调速的筒式励磁涡流联轴器控制系统,具有较高的控制精度。
本发明的第三个目的是提供可调速的筒式励磁涡流联轴器控制方法。
本发明所采用的第一个技术方案是,可调速的筒式励磁涡流联轴器,包括连接主动轴的筒状励磁外转子和连接从动轴的永磁体内转子,永磁体内转子位于筒状励磁外转子内,主动轴与从动轴在同一直线上,永磁体内转子、主动轴、从动轴均连接控制系统,通过控制系统控制筒状励磁外转子励磁电流,使永磁体内转子与筒状励磁外转子之间形成磁场。
本发明的特点还在于:
筒状励磁外转子包括外转子壳,外转子壳一端固定连接导线滑环,导线滑环连接主动轴,外转子壳内均匀连接六个E型电磁铁,六个E型电磁铁形成的圆环中部设置永磁体内转子,外转子壳内位于相邻两个E型电磁铁之间连接一个铁导体层,每个E型电磁铁的中心柱上缠绕有线圈,多个线圈连接导线滑环输出端,导线滑环输入端连接控制系统,控制系统控制导线滑环对相隔的线圈通入方向相反大小相同的励磁电流,通过控制电磁电流大小改变六个E型电磁铁与永磁体内转子之间的磁场。
外转子壳与E型电磁铁通过径向螺栓连接。
永磁体内转子包括内转子,内转子外壁一体化连接多个T型突起,还包括多个工型弧磁铁依次相接形成的筒状磁铁,筒状磁铁内部开设T型沟槽,内转子通过多个T型突起与筒状磁铁的T型沟槽过盈配合连接,内转子中部开设键槽,内转子的键槽内连接从动轴。
筒状磁铁与内转子通过固定圈固定连接。
本发明所采用的第二个技术方案是,可调速的筒式励磁涡流联轴器控制系统,包括上位机,上位机同时连接主动轴转矩传感器、从动轴转矩传感器、PLC控制器,PLC控制器连接E型磁铁驱动器,主动轴转矩传感器连接主动轴,主动轴连接可调速的筒式励磁涡流联轴器中的筒状励磁外转子,E型磁铁驱动器连接导线滑环,永磁体内转子连接从动轴,从动轴连接负载,从动轴转矩传感器连接从动轴,导电滑环输入端还连接励磁电流传感器,外转子壳内连接嵌入式温度传感器,励磁电流传感器、嵌入式温度传感器均连接上位机。
本发明所采用的第三个技术方案是,可调速的筒式励磁涡流联轴器控制方法,使用可调速的筒式励磁涡流联轴器控制系统,具体为:通过上位机设定主动轴转速、从动轴转速,将主动轴连接在电机输出端,将电机连接PLC控制器,向导电滑环通电后,通过主动轴转矩传感器、从动轴转矩传感器分别采集主动轴、从动轴的实际转速,并将实际转速传输至上位机;观测实际转速与设定转速,判断是否达到理想转速大小,若达到,则停止增加励磁电流大小,并通过实际转速与设定转速的误差,维持励磁电流大小,若未达到,通过PLC控制器驱动E型电磁铁驱动器增加励磁电流;若超过,则通过PLC控制器驱动E型电磁铁驱动器降低励磁电流大小,使转速达到设定值,系统实现智能调速功能。
本发明所采用的第四个技术方案是,可调速的筒式励磁涡流联轴器控制方法,使用可调速的筒式励磁涡流联轴器控制系统,具体为:
设定目标转矩,通过主动轴转矩传感器采集主动轴转矩信号Ta、主动轴转速信号na,通过从动轴转矩传感器采集从动轴转矩信号Tb、从动轴转速信号nb,通过励磁电流传感器采集励磁电流信号Ie,通过上述采集信号计算理想励磁电流根据理想励磁电流/>与励磁电流传感器反馈得到的励磁电流值Ie之间的差值调节导电滑环的输入,实现筒式励磁涡流联轴器的智能调速。
本发明所采用的第五个技术方案是,可调速的筒式励磁涡流联轴器控制方法,通过磁场观测器观测筒状励磁外转子与永磁体内转子之间的磁链,将该磁链分解到d-q坐标系下,根据d-q轴下的励磁电流方程与转矩方程计算磁链状态空间矩阵式,根据磁链状态空间矩阵式计算所需要的磁场矩阵,调控筒状励磁外转子励磁电流使筒状励磁外转子与永磁体内转子之间的磁链达到所需要的磁场矩阵,实现控制筒式励磁涡流联轴器。
本发明所采用的第六个技术方案是,可调速的筒式励磁涡流联轴器控制方法,使用可调速的筒式励磁涡流联轴器控制系统,具体为:通过嵌入式温度传感器采集外转子壳内温度信息,并将该温度信息传输至上位机,当温度过高时,通过PLC控制器控制停止输入电流。
本发明的有益效果是:
本发明可调速的筒式励磁涡流联轴器,因其可通过励磁电流改变联轴器内磁场,故具有转矩传递效率连续可调,以及在大负载启动情形下,对主动轴端和从动轴端的瞬时损耗最小的优势。联轴器内部E型磁铁数量可调,且通过较低电流即可达到较大的有效磁场,电磁干扰较低。本发明联轴器还具有结构紧凑,可实现无级调速,具有较大的转矩密度。
本发明可调速的筒式励磁涡流联轴器控制系统,具有较高控制精度,从而实现转矩连续可调的目的,且对联轴器两端所接的轴体保护性能较好。
本发明可调速的筒式励磁涡流联轴器控制方法,对转速和励磁电流的充分控制就能实现对涡流磁场的有效控制,进而提高控制筒式励磁涡流联轴器的传动效率。
附图说明
图1是本发明可调速的筒式励磁涡流联轴器结构示意图;
图2是本发明可调速的筒式励磁涡流联轴器控制系统结构示意图;
图3是本发明可调速的筒式励磁涡流联轴器控制流程图;
图4是本发明实施例中转矩控制结构图;
图5是本发明中联轴器径向截面图;
图6是本发明中联轴器等效磁路图;
图7是本发明中磁极换区示意图;
图8是本发明中联轴器部分拉伸图;
图9是本发明中自抗扰控制器建立流程图。
其中,1-导电滑环;2-筒式外转子;3-外转子壳;4-铁导体层;5-工型弧磁铁;6-T型突起;7-键槽;8-永磁体内转子;9-径向螺栓;10-E型电磁铁;11-固定圈;12-T型沟槽;13-内转子。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明可调速的筒式励磁涡流联轴器,如图1所示,包括连接主动轴的筒状励磁外转子2和连接从动轴的永磁体内转子8,永磁体内转子8位于筒状励磁外转子2内,主动轴与从动轴在同一直线上,永磁体内转子8、主动轴、从动轴均连接控制系统,通过控制系统控制筒状励磁外转子2励磁电流,使永磁体内转子8与筒状励磁外转子2之间形成磁场,通过控制系统调节励磁电流,进而影响联轴器内产生的涡流磁场大小,通过对励磁电流的连续调整,可实现联轴器内涡流磁场的连续调整,从而实现联轴器扭矩传递的连续可调。主动轴端作为动力端,从动轴端作为接收端,动力端的交流磁场会使得接收端表面生成涡流磁场,带动从动轴运转。动力端所提供的交流磁场大小与相位会改变接收端上涡流磁场的状态,包括大小、方向、磁密度等参量,实现从动轴调速。
筒状励磁外转子2包括外转子壳3,外转子壳3一端固定连接导线滑环1,导线滑环1连接主动轴,外转子壳3内均匀连接六个E型电磁铁10,六个E型电磁铁10形成的圆环中部设置永磁体内转子8,外转子壳3内位于相邻两个E型电磁铁10之间连接一个铁导体层4,每个E型电磁铁10的中心柱上缠绕有线圈,多个线圈连接导线滑环1输出端,导线滑环1输入端连接控制系统,控制系统控制导线滑环1对相隔的线圈通入方向相反大小相同的励磁电流,使E型电磁铁10与永磁体内转子8之间形成NSNSNSN式磁极分布,通过控制电磁电流大小改变六个E型电磁铁10与永磁体内转子8之间的磁场,调节励磁电流,可改变E型电磁铁10产生的磁场大小,进而影响联轴器内产生的涡流磁场大小,通过对励磁电流的连续调整,可实现联轴器内涡流磁场的连续调整,从而实现联轴器扭矩传递的连续可调。
本发明筒状励磁外转子2中,E型电磁铁10能够在线圈内励磁电流的作用下,在E型电磁铁10与永磁体内转子8之间形成磁链。
外转子壳3与E型电磁铁10通过径向螺栓9连接,螺栓9用于将外转子壳3与E型电磁铁10固定连接。
永磁体内转子8包括内转子13,内转子13外壁一体化连接多个T型突起6,还包括多个工型弧磁铁5依次相接形成的筒状磁铁,筒状磁铁内部开设T型沟槽12,内转子13通过多个T型突起6与筒状磁铁的T型沟槽12过盈配合连接,内转子13中部开设键槽7,内转子13的键槽7内连接从动轴。
筒状磁铁与内转子13通过固定圈11固定连接,固定圈11能够防止在转动中内转子13相对筒状磁铁移动。
本发明可调速的筒式励磁涡流联轴器控制系统,如图2所示,包括上位机,上位机同时连接主动轴转矩传感器、从动轴转矩传感器、PLC控制器,PLC控制器连接E型磁铁驱动器,主动轴转矩传感器连接主动轴,主动轴连接权利要求2可调速的筒式励磁涡流联轴器中的筒状励磁外转子2,E型磁铁驱动器连接导线滑环1,永磁体内转子8连接从动轴,从动轴连接负载,从动轴转矩传感器连接从动轴,导电滑环1输入端还连接励磁电流传感器,外转子壳3内连接嵌入式温度传感器,励磁电流传感器、嵌入式温度传感器均连接上位机。
其中,主动轴转矩传感器、从动轴转矩传感器分别用于采集主动轴、从动轴上的转速、转矩。
PLC控制器能够收到上位机指令,并驱动控制E型磁铁驱动器以控制线圈内的励磁电流大小。
实施例1
本发明可调速的筒式励磁涡流联轴器控制方法,使用如图2所示可调速的筒式励磁涡流联轴器控制系统,具体为:通过上位机设定主动轴转速、从动轴转速,将主动轴连接在电机输出端,将电机连接PLC控制器,向导电滑环1通电后,通过主动轴转矩传感器、从动轴转矩传感器分别采集主动轴、从动轴的实际转速,并将实际转速传输至上位机;观测实际转速与设定转速,判断是否达到理想转速大小,若达到,则停止增加励磁电流大小,并通过实际转速与设定转速的误差,维持励磁电流大小,若未达到,通过PLC控制器驱动E型电磁铁驱动器增加励磁电流;若超过,则通过PLC控制器驱动E型电磁铁驱动器降低励磁电流大小,使转速达到设定值,系统实现智能调速功能。
但由于系统中干扰较多,如系统运行时涡流大小往往为正弦变化,涡流磁场的大小也会随之变化,从动轴得到的涡流转矩同时也在变化。因此,最终判断标准为从动轴转速是否达到设定值,为控制流程外环;控制流程内环为对励磁电流的控制,涡流磁场大小受到励磁电流和转速的双重影响,因此对转速和励磁电流的充分控制就能实现对涡流磁场的有效控制,进而提高控制筒式励磁涡流联轴器的传动效率。
实施例2
本发明可调速的筒式励磁涡流联轴器控制方法,如图3所示,使用可调速的筒式励磁涡流联轴器控制系统,具体为:
步骤1、通过主动轴转矩传感器采集主动轴转矩信号Ta、主动轴转速信号na,通过从动轴转矩传感器采集从动轴转矩信号Tb、从动轴转速信号nb,通过励磁电流传感器采集励磁电流信号Ie;
步骤2、设定目标转矩T,若主动轴转矩Ta<,则调节第一电动机进行转矩,使其达到目标转矩;否则,比较从动轴转矩Tb<是否成立,若成立,则计算转矩误差eT,若不成立,误差为0,转矩误差eT同主动轴转速信号na、从动轴转速信号nb、励磁电流信号Ie输入转矩误差控制器中,计算得到理想主磁场状态空间矩阵;
步骤3、上位机与PLC控制器通信得到主动轴转矩传感器、从动轴转矩传感器反馈值,并计算得到当前涡流磁场的状态空间矩阵,返回PLC控制器中与理想主磁场状态空间矩阵进行对比,得到主磁场状态空间矩阵;同时输入磁场状态控制器中,计算得到理想励磁电流
步骤4、求理想励磁电流与励磁电流传感器反馈得到的励磁电流值Ie之间的差值,输入电流控制器中,计算得到励磁电流输出值Ieo,通过调速驱动器输出给筒式励磁涡流联轴器的筒状励磁外转子2上,实现筒式励磁涡流联轴器的智能调速。
实施例3
本发明可调速的筒式励磁涡流联轴器控制方法,通过磁场观测器观测筒状励磁外转子2与永磁体内转子8之间的磁链,将该磁链分解到d-q坐标系下,根据d-q轴下的励磁电流方程与转矩方程计算磁链状态空间矩阵式,根据磁链状态空间矩阵式计算所需要的磁场矩阵,调控筒状励磁外转子2励磁电流使筒状励磁外转子2与永磁体内转子8之间的磁链达到所需要的磁场矩阵,实现控制筒式励磁涡流联轴器。
其中,将磁链分解到d-q坐标系下可得:
式中与/>为总磁链/>在d-q轴的分量,δ称为转矩角。
d-q轴下的励磁电流方程与转矩方程为:
式中id与iq为励磁电流在d-q轴的分量,为漏磁通,Ld与Lq为在d-q轴的电感,p为极对数。
因此得磁链状态空间矩阵式:
式中P为微分算子。
根据磁链状态空间矩阵式计算所需要的磁场矩阵计算公式为:
其中B为磁场强度,N为扎数,S为与磁场方面垂直的平面,θ为S与B的垂面夹角。
本发明中筒式励磁涡流联轴器是利用涡流效应传递转矩,进而带动从动轴运转,因此联轴器内涡流磁场的状态,包括大小、方向、磁密度等参量。但在外转子和内转子之间仅有数毫米的间隙中,难以进行有效的磁场测量,以获得准确的筒内磁场状态,且涡流磁场与励磁主磁场相互影响,难以进行有效区分。因此,需要通过数学建模的方式对涡流磁场和励磁主磁场进行分别观测,以获得较为准确的参量状态。
在设计磁场观测器前,需要对筒式励磁涡流联轴器进行数学建模,针对电磁机构建模方式有等效磁荷法和等效磁路法,其中等效磁荷法相对复杂,但精度也相对较高,其构建的状态空间矩阵具有向量属性,但相对等效磁路法,在自动化系统设计中往往没有那么方便,且需要分析的参量更多,不利于控制器建立。因此,采用等效磁路法对磁场进行数学建模。
基于基尔霍夫定律,针对如图5所示的联轴器径向截面中,可将外转子上的6组E型电磁铁视为可变电流源,其提供的磁通量可通过励磁电流而改变;内转子上的永磁体视为定值电流源,其提供的磁通量无法改变;在联轴器运行过程中,内转子表面往往会产生周向涡流,涡流大小受到转速差、励磁电流大小影响,因此涡流产生的涡流磁场可视为受到外转子磁源控制的受控电流源。忽略联轴器内漏磁,可得到如图6所示的联轴器等效磁路图。
由于转速差的存在,外转子电磁铁和内转子永磁体之间常出现对应磁极交替的情况,如图7所示。在t时刻外转子的N极对应内转子的N极,由于转速差的存在,在t+1时刻,外转子的N极在内转子的N极和与之相邻的S极之间,在t+2时刻,外转子的N极对应内转子的S极,此类情况可理解为磁场换区。因此外转子和内转子之间的交链磁场往往会因为转速差而变化。
交链磁场变化与转速差相关,且具有一定的规律,以图7为例,将之局部放大,如图8所示的部分拉伸图,在t时刻,对应图8(a)所示,交链磁场中上部分有外转子的U1\U2\U3三个磁极,分别为N\S\N;下部分有内转子的D1\D2\D3三个磁极,分别为N\S\N。此时U1与D1之间、U2与D2之间、U3与D3之间,磁极相同,互斥,磁场相抵,因此此时正对交链磁场较小,为两端磁场强度之差。
在运行到t+1时刻时,对应图8(b)所示,此时外转子的U1磁极转动到了内转子的D1\D2磁极之间,外转子的U2磁极转动到了内转子的D2\D3磁极之间,外转子的U3磁极同理。此时U1的交链磁场与D1\D2相关,由于U1与D1磁极相同、U1与D2磁极相反,因此,此时的交链磁场与U1与D1的磁场强度之差的权值、U1与D2的磁场强度之和的权值相关,权值与交链磁场通过的长度和截面积有关。
在运行到t+2时刻时,对应图8(c)所示,此时外转子的U1磁极与内转子的D2磁极对应,外转子的U2磁极与内转子的D3磁极对应,外转子的U3磁极、内转子的D3磁极同理。此时U1磁极与D2磁极之间、U2磁极与D3磁极之间,磁极相反,磁场相加,因此此时正对交链磁场较大,为两端磁场强度之和。
由以上分析可知,在t时刻和t+1时刻时,交链磁场强度往往不足以提供足够的电磁转矩,因此从动轴端得到的转矩会下降,但在t+1时刻到t+2时刻以及t+2时刻时,铰链磁场强度上升,其所提供的电磁转矩往往会超过所需要的电磁转矩。因此,就造成了转矩波动,抑制这种转矩波动的方法有两种,其一为通过霍尔传感器对磁极转动位置进行有效测量,进而分析预测出即将出现的转矩波动为下降还是上升,进而提前对励磁电流大小进行调整;其二为对交链磁场和涡流磁场建立有效观测器,分析当前磁场状态,进而对励磁电流进行细调,因此磁链控制器应位于转矩控制器之后。通过以上分析和自抗扰控制器建立磁场观测器和控制器,其中自抗扰控制器建立方式如图9所示。
实施例4
本发明可调速的筒式励磁涡流联轴器控制方法,使用可调速的筒式励磁涡流联轴器控制系统,具体为:涡流联轴器是基于电磁原理运转的,其上会产生较大的涡流,因此涡流损耗而造成的温升较大。若对温升不进行有效限制,高温会影响永磁体的磁场强弱,甚至会造成永久退磁。通过嵌入式温度传感器采集外转子壳3内温度信息,并将该温度信息传输至上位机,当温度过高时,通过PLC控制器控制停止输入电流。
通过上述方式,针对可调速的筒式励磁涡流联轴器的调速控制系统,该控制系统中包含对转矩的直接控制、转矩波动的前馈预测控制、有效磁场的自抗扰控制、涡流磁场的有效观测和对励磁电流量的控制,能够达到较高精度,且计算简便,响应较快。针对联轴器内部由于涡流损耗造成的温升,为了防止过高的温度影响永磁体磁性,对涡流损耗建立了smith预估器,对温升这类时滞系统进行超前预测,进而限制涡流磁场大小,以缩小转矩可调比范围为代价,避免涡流磁场过大时内转子永磁体永久退磁的情形发生,延长其使用寿命。
Claims (10)
1.可调速的筒式励磁涡流联轴器,其特征在于,包括连接主动轴的筒状励磁外转子(2)和连接从动轴的永磁体内转子(8),所述永磁体内转子(8)位于筒状励磁外转子(2)内,所述主动轴与从动轴在同一直线上,所述永磁体内转子(8)、主动轴、从动轴均连接控制系统,通过控制系统控制筒状励磁外转子(2)励磁电流,使所述永磁体内转子(8)与筒状励磁外转子(2)之间形成磁场。
2.根据权利要求1所述可调速的筒式励磁涡流联轴器,其特征在于,所述筒状励磁外转子(2)包括外转子壳(3),所述外转子壳(3)一端固定连接导线滑环(1),所述导线滑环(1)连接主动轴,所述外转子壳(3)内均匀连接六个E型电磁铁(10),六个所述E型电磁铁(10)形成的圆环中部设置永磁体内转子(8),所述外转子壳(3)内位于相邻两个E型电磁铁(10)之间连接一个铁导体层(4),每个所述E型电磁铁(10)的中心柱上缠绕有线圈,多个所述线圈连接导线滑环(1)输出端,所述导线滑环(1)输入端连接控制系统,控制系统控制所述导线滑环(1)对相隔的线圈通入方向相反大小相同的励磁电流,通过控制电磁电流大小改变六个所述E型电磁铁(10)与永磁体内转子(8)之间的磁场。
3.根据权利要求2所述可调速的筒式励磁涡流联轴器,其特征在于,所述外转子壳(3)与E型电磁铁(10)通过径向螺栓(9)连接。
4.根据权利要求2所述可调速的筒式励磁涡流联轴器,其特征在于,所述永磁体内转子(8)包括内转子(13),所述内转子(13)外壁一体化连接多个T型突起(6),还包括多个工型弧磁铁(5)依次相接形成的筒状磁铁,所述筒状磁铁内部开设T型沟槽(12),所述内转子(13)通过多个T型突起(6)与筒状磁铁的T型沟槽(12)过盈配合连接,所述内转子(13)中部开设键槽(7),所述内转子(13)的键槽(7)内连接从动轴。
5.根据权利要求4所述可调速的筒式励磁涡流联轴器,其特征在于,所述筒状磁铁与内转子(13)通过固定圈(11)固定连接。
6.可调速的筒式励磁涡流联轴器控制系统,其特征在于,包括上位机,所述上位机同时连接主动轴转矩传感器、从动轴转矩传感器、PLC控制器,所述PLC控制器连接E型磁铁驱动器,所述主动轴转矩传感器连接主动轴,所述主动轴连接权利要求2所述可调速的筒式励磁涡流联轴器中的筒状励磁外转子(2),所述E型磁铁驱动器连接导线滑环(1),所述永磁体内转子(8)连接从动轴,所述从动轴连接负载,所述从动轴转矩传感器连接从动轴,所述导电滑环(1)输入端还连接励磁电流传感器,所述外转子壳(3)内连接嵌入式温度传感器,所述励磁电流传感器、嵌入式温度传感器均连接上位机。
7.可调速的筒式励磁涡流联轴器控制方法,其特征在于,使用权利要求6所述可调速的筒式励磁涡流联轴器控制系统,具体为:通过上位机设定主动轴转速、从动轴转速,将主动轴连接在电机输出端,将电机连接PLC控制器,向导电滑环(1)通电后,通过主动轴转矩传感器、从动轴转矩传感器分别采集主动轴、从动轴的实际转速,并将实际转速传输至上位机;观测实际转速与设定转速,判断是否达到理想转速大小,若达到,则停止增加励磁电流大小,并通过实际转速与设定转速的误差,维持励磁电流大小,若未达到,通过PLC控制器驱动E型电磁铁驱动器增加励磁电流;若超过,则通过PLC控制器驱动E型电磁铁驱动器降低励磁电流大小,使转速达到设定值,系统实现智能调速功能。
8.可调速的筒式励磁涡流联轴器控制方法,其特征在于,使用权利要求6所述可调速的筒式励磁涡流联轴器控制系统,具体为:
设定目标转矩,通过主动轴转矩传感器采集主动轴转矩信号Ta、主动轴转速信号na,通过从动轴转矩传感器采集从动轴转矩信号Tb、从动轴转速信号nb,通过励磁电流传感器采集励磁电流信号Ie,通过上述采集信号计算理想励磁电流根据理想励磁电流/>与励磁电流传感器反馈得到的励磁电流值Ie之间的差值调节导电滑环(1)的输入,实现筒式励磁涡流联轴器的智能调速。
9.可调速的筒式励磁涡流联轴器控制方法,其特征在于,通过磁场观测器观测筒状励磁外转子(2)与永磁体内转子(8)之间的磁链,将该磁链分解到d-q坐标系下,根据d-q轴下的励磁电流方程与转矩方程计算磁链状态空间矩阵式,根据磁链状态空间矩阵式计算所需要的磁场矩阵,调控筒状励磁外转子(2)励磁电流使筒状励磁外转子(2)与永磁体内转子(8)之间的磁链达到所需要的磁场矩阵,实现控制筒式励磁涡流联轴器。
10.可调速的筒式励磁涡流联轴器控制方法,其特征在于,使用权利要求6所述可调速的筒式励磁涡流联轴器控制系统,具体为:通过嵌入式温度传感器采集外转子壳(3)内温度信息,并将该温度信息传输至上位机,当温度过高时,通过PLC控制器控制停止输入电流。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310712558.1A CN116722710A (zh) | 2023-06-15 | 2023-06-15 | 可调速的筒式励磁涡流联轴器、控制系统及控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310712558.1A CN116722710A (zh) | 2023-06-15 | 2023-06-15 | 可调速的筒式励磁涡流联轴器、控制系统及控制方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116722710A true CN116722710A (zh) | 2023-09-08 |
Family
ID=87872996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310712558.1A Pending CN116722710A (zh) | 2023-06-15 | 2023-06-15 | 可调速的筒式励磁涡流联轴器、控制系统及控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116722710A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116952437A (zh) * | 2023-09-19 | 2023-10-27 | 航天泰心科技有限公司 | 电机转矩测量装置 |
-
2023
- 2023-06-15 CN CN202310712558.1A patent/CN116722710A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116952437A (zh) * | 2023-09-19 | 2023-10-27 | 航天泰心科技有限公司 | 电机转矩测量装置 |
CN116952437B (zh) * | 2023-09-19 | 2023-12-15 | 航天泰心科技有限公司 | 电机转矩测量装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN116722710A (zh) | 可调速的筒式励磁涡流联轴器、控制系统及控制方法 | |
Wu et al. | Efficiency optimization of PMSM drives using field-circuit coupled FEM for EV/HEV applications | |
CN106685299B (zh) | 内置式永磁同步电机电流控制方法 | |
CN112740537B (zh) | 永磁同步电机的mtpa控制方法、装置、系统及设备 | |
CN106797194B (zh) | 用于电机的控制装置、车辆和方法 | |
CN101971482A (zh) | 将控制设备接入到无旋转编码器运行的异步电机上 | |
CN106849790B (zh) | 一种圆筒容错永磁直线电机系统的新型滑模控制方法 | |
US11848591B2 (en) | Systems, methods, and computer-readable media for driving polyphase motors | |
CN103516273A (zh) | 一种调节同步发电机输出功率的方法 | |
WO2016143975A1 (ko) | 이동형 철심을 이용한 초전도 자석 장치 및 그의 유도가열장치 | |
WO2018151422A1 (ko) | 초전도 자석 회전형 직류 유도 가열 장치 | |
Xi et al. | Modeling and identification of iron-less PMLSM end effects for reducing ultra-low-velocity fluctuations of ultra-precision air bearing linear motion stage | |
CN101577515B (zh) | 多台交流同步电机串联运行的同步与负荷平衡控制系统 | |
US6121748A (en) | Method and apparatus for controlling an induction motor | |
CN110677086B (zh) | 一种异步电机运行效率优化方法及控制系统 | |
CN105403341B (zh) | 一种转矩测试装置 | |
CN105262314A (zh) | 一种旋转主轴电磁制动装置 | |
CN101986530B (zh) | 一种具有多向磁场的高功率密度电机 | |
Jing et al. | Optimization of speed loop control technology for permanent magnet synchronous motor servo system | |
CN204855744U (zh) | 一种永磁涡流传动试验系统 | |
Hasan et al. | Neural network control of induction motor drives for energy efficiency and high dynamic performance | |
ITMI930968A1 (it) | Macchina sincrona | |
Fabianski | Optimal control of switched reluctance motor drive with use of simplified, nonlinear reference model | |
Jabłoński et al. | Industrial implementations of control algorithms for voltage inverters supplying induction motors | |
Zhang et al. | Modelling and analysis of two-phase winding segmented permanent magnet linear synchronous motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |