一种磁悬浮导向直驱运输系统，它包括至少一组双边型混合励磁直线电机，在每组双边型混合励磁直线电机上均设有用于调整双边定子和动子之间气隙的电磁驱动导向装置，所述的电磁驱动导向装置包括：偏量采集电路、绕组电流检测电路、气隙调节单元和驱动控制单元，它根据得到的偏移量和励磁电流值来控制气隙调节单元，以使气隙调节单元满足如下条件：通入该组气隙调节单元的直流励磁电流与励磁线圈匝数的乘积即励磁磁势大小相等或近似相等，两励磁电流的方向和线圈的绕向使得一侧励磁磁场及法向力被增强的同时，另一侧被减弱，总电磁推力与不通励磁电流前相同或近似相同。采用本发明专利技术所提供的方案，动态平衡调整动子的左右、前后姿态做到无接触运行。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种直线电机磁悬浮定位导向控制方法与装置。
技术介绍
随着社会经济的发展，人们越来越多的建设高层和超高层大楼，比如，阿拉伯联合 酋长国的迪拜塔总高828米，共162层；沙特阿拉伯王国的麦加皇家钟塔饭店高601米，共 95层；上海中心大厦高632米，共125层；台北101金融中心高509米，共106层；马来西亚 首都的双峰塔高457米，共88层。目前还有多个摩天大楼处在规划和建设阶段。随着楼层 高度的不断增加，需要配置高速电梯，传统的钢丝绳曳引提升系统已不满足需要：由于钢丝 绳的存在，提升高度和提升速度均受限，一个井道只能独立运行一个轿厢，运行效率低。因 此，人们又提出了以直线电机为直接驱动源的直线电机无绳电梯系统，由于没有钢丝绳的 束缚，提升高度和提升速度均不受限制。这类直线电机无绳电梯系统主要采用直线电机作 为驱动力，采用机械导轮或滑靴接触导向和定位支撑，以保持运动轿厢体和定子驱动源之 间的运动间隙，但这种导向方式已不满足实际运行的需要：受到导靴摩擦力限制，轿厢运行 速度难以大幅提高；在高速运行过程中，导靴磨损严重，维护量大；由于偏差和错位引起的 振动和噪声影响了乘坐的舒适性等。基于此，人们又提出了非接触型电磁导轨，通过电磁力 无磨损的导向，无需润滑油，和传统机械导向系统相比，由于无摩擦运行，电梯可以运行在 更高的速度，同时，通过电磁调节控制导向系统的阻尼率，可以大幅改善乘坐舒适性。申请 公布号为CN102689830A的中国专利技术专利"磁悬浮电梯导向系统及其控制方法"等专利，公 布了一种利用U型电磁铁实现非接触的磁悬浮导向装置及电梯系统，采用多个对角布置的 电磁导向装置来保持轿厢状态，虽然实现了非接触导向运行，但其需要布置额外的电磁铁 装置和导磁轨，电磁铁数量、导磁轨用量多、占用空间大，未能充分利用直线电机动力源本 身的电磁导向潜力。
技术实现思路
本专利技术提出一种直线电机磁悬浮定位导向控制方法与装置，目的是解决直线电机 定位导向系统的非接触导向调节。 一种磁悬浮导向直驱运输系统，它包括至少一组双边型混合励磁直线电机，在每 组双边型混合励磁直线电机上均设有用于调整双边定子和动子之间气隙的电磁驱动导向 装置，所述的电磁驱动导向装置包括： 偏量采集电路，实时获取每组双边型混合励磁直线电机在X方向上的偏移量并送 入驱动控制单元； 绕组电流检测电路，实时获取每组双边型混合励磁直线电机中的励磁电流值并送 入驱动控制单元； 气隙调节单元，包括X向气隙调节单元，即为沿X轴法向方向对称并排布置的双边 型混合励磁直线电机； 驱动控制单元，它根据得到的偏移量和励磁电流值来控制气隙调节单元，以使气 隙调节单元满足如下条件：通入该组气隙调节单元的直流励磁电流与励磁线圈匝数的乘积 即励磁磁势大小相等或近似相等，两励磁电流的方向和线圈的绕向使得一侧励磁磁场及法 向力被增强的同时，另一侧被减弱，总电磁推力与不通励磁电流前相同或近似相同。 所述的X向气隙调节单元中双边型混合励磁直线电机的初级为带铁芯电枢绕组 或带铁芯电枢绕组与永磁电励磁混合励磁体，次级为永磁电励磁混合励磁体或开槽铁芯， 其初级和次级两者中的一个作为定子，另一个作为动子。 所述定子设置在固定U型支撑总成的相对两内侧，所述的动子为两个，两个动子 为背靠背设置在动子架两外侧。 所述的气隙调节单元还包括Y向气隙调节单元，Y向气隙调节单元为永磁与电励 磁的混合励磁体与导磁板配合作用，所述的混合励磁体沿运动方向间隙或无间隙设置于动 子架前后侧面的左右两侧，并与固定U型支撑总成底面和两导向轨后侧面的铁磁加工面或 铁磁板配合，两者保持一定气隙，通入每组气隙调节单元的两直流励磁电流与励磁线圈匝 数的乘积即励磁磁势大小相等或近似相等，两励磁电流的方向和线圈的绕向使其一侧励磁 磁场及法向力被增强的同时，另一侧被减弱。 所述的气隙调节单元还包括Y向气隙调节单元，Y向气隙调节单元为双边型混合 励磁直线电机，其动子沿运动方向间隙或无间隙设置于动子架前后侧面的左右两侧，其定 子与动子保持固定气隙配合布置在固定基础和固定导轨上；且Y向气隙调节单元满足如下 条件：通入该组气隙调节单元的直流励磁电流与励磁线圈匝数的乘积即励磁磁势大小相等 或近似相等，两励磁电流的方向和线圈的绕向使得一侧励磁磁场及法向力被增强的同时， 另一侧被减弱，总电磁推力与不通励磁电流前相同或近似相同。 根据动子偏转情况在不同X、Y向气隙调节单元通入相应的调整励磁电流实现分 别独立控制。 所述的气隙偏差量由设置在每组双边型混合励磁直线电机X方向和Y方向两侧的 位移传感器采集得到。 -种磁悬浮导向直驱运输系统的控制方法，它包括以下步骤： ①、偏量采集电路实时获取每组双边型混合励磁直线电机在X方向上的偏移量并 送入驱动控制单元； ②、绕组电流检测电路实时获取每组双边型混合励磁直线电机中的励磁电流值并 送入驱动控制单元； ③、驱动控制单元根据得到的偏移量和励磁电流值来控制气隙调节单元，以使气 隙调节单元满足如下条件：通入该组气隙调节单元的直流励磁电流与励磁线圈匝数的乘积 即励磁磁势大小相等或近似相等，两励磁电流的方向和线圈的绕向使得一侧励磁磁场及法 向力被增强的同时，另一侧被减弱，总电磁推力与不通励磁电流前相同或近似相同。 所述的Y向气隙调节单元采用永磁与电励磁的混合励磁体时的控制策略及实现 步骤如下： i)基于有限元分析提前计算得到动子模块Y向位移对应的Y向电磁力与励磁电 流Iy之间的"Y向位移一Iy电流"映射关系，可得到对应单位位移量所对应的励磁电流值 C1, C2, C3, C4; ii)通过Y向位移传感器获得动子导向组件的Y向位移，计算Y向气隙平面的四个 顶点位置的气隙偏移量：上端左侧偏移量Yll，上端右侧偏移量YUR，下端左侧偏移量Ya和下 端右侧偏移量Ydr; iii)判别各顶点的极性系数：上端左侧偏移量的极性系数为、，上端右侧偏移量 的极性系数为Kur，下端前偏移下端左侧偏移量的极性系数为Kdr，下端右侧偏移量的极性系 数为Ka，规定气隙偏移量在平衡位置时系数为0,超过平衡位置前倾时取值为+1，超过平衡 位置后倾时取值为-1。 iv)根据Y向位移的大小，由"Y向位移一Iy电流"映射关系得到Y向各调节单元 分别通入电流如下： V)将I1, 12, 13和I 4作为电流给定值，分别通过电流控制器控制逆变器中的功率 管，实现Y方向四个控制绕组的电流控制，进而实现Y向气隙控制。 所述的混合励磁直线电机作为X向气隙调节单元控制策略及实现步骤如下： A、通过有限元分析提前得到动子导向组件X向位移对应的X向电磁力与X向控制 电流Ix之间的"X向位移一Ix电流"映射关系来，以此得到单元电机X向偏移单位距离所 需的励磁电流值Γ; B、通过位移传感器获得动子模块上部左右两个位移量&和X 2，下部左右两个位移 量^和X 4，计算动子模块上端和下端偏移平衡位置的偏移量Λ Xu和Λ Xd ; C、计算发生偏移后的动子偏移轴线与平衡中心线的交点Μ，当交点M位于动子的 高度L范围内时，交点M所在的动子单元的编号定为m ;Μ点到上端的距离由动子所有单元 的总长度L和上端偏移距离Λ Xu，下端偏移距离Λ Xd确本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁悬浮导向直驱运输系统，其特征在于，它包括至少一组双边型混合励磁直线电机，在每组双边型混合励磁直线电机上均设有用于调整双边定子和动子之间气隙的电磁驱动导向装置，所述的电磁驱动导向装置包括：偏量采集电路，实时获取每组双边型混合励磁直线电机在X方向上的偏移量并送入驱动控制单元；绕组电流检测电路，实时获取每组双边型混合励磁直线电机中的励磁电流值并送入驱动控制单元；气隙调节单元，包括X向气隙调节单元，即为沿X轴法向方向对称并排布置的双边型混合励磁直线电机；驱动控制单元，它根据得到的偏移量和励磁电流值来控制气隙调节单元，以使气隙调节单元满足如下条件：通入该组气隙调节单元的直流励磁电流与励磁线圈匝数的乘积即励磁磁势大小相等或近似相等，两励磁电流的方向和线圈的绕向使得一侧励磁磁场及法向力被增强的同时，另一侧被减弱，总电磁推力与不通励磁电流前相同或近似相同。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汪旭东，许孝卓，封海潮，
申请(专利权)人：焦作市华鹰机电技术有限公司，河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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