專利名稱：一種在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
不平衡是造成各類旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行時(shí)發(fā)生振動(dòng)進(jìn)而導(dǎo)致破壞或壽命下降的主要原因。在線動(dòng)平衡技術(shù)是在不停機(jī)且無人干預(yù)的情況下，通過在轉(zhuǎn)子上安裝一個(gè)自動(dòng)平衡頭，由自動(dòng)平衡頭提供一個(gè)附加的、可調(diào)節(jié)的不平衡量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)軸系質(zhì)量的重新分配，完成動(dòng)平衡。磁平衡頭是近幾十年發(fā)展起來的新型非接觸動(dòng)平衡裝置，其中包括采用“電磁+ 永磁”的混合勵(lì)磁方式使用永磁體與環(huán)形線圈組成磁路，實(shí)現(xiàn)配重盤的轉(zhuǎn)動(dòng)和自鎖?！半姶?永磁”混合勵(lì)磁的磁平衡頭由驅(qū)動(dòng)器(又稱定子)和作動(dòng)器(又稱轉(zhuǎn)子)兩部分組成。驅(qū)動(dòng)器固定于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的靜止殼體上，由鐵芯和勵(lì)磁線圈組成。作動(dòng)器安裝在旋轉(zhuǎn)主軸上隨主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，由磁性盤、配重盤、軸承、隔磁環(huán)、基體、端蓋等核心零件組成。作動(dòng)器裝配時(shí)以基體為中心，兩邊結(jié)構(gòu)對(duì)稱。配重盤呈圓盤形，通常在其半圓周上開若干個(gè)均布圓孔形成不平衡質(zhì)量，此外，還應(yīng)在配重盤整圓周上開數(shù)十個(gè)均布圓孔，并在孔內(nèi)安裝永磁體，且使相鄰兩個(gè)永磁體的極性相反。整個(gè)配重盤通過滾動(dòng)軸承支承在基體上，基體和需要平衡的轉(zhuǎn)軸過盈連接在一體；磁性盤設(shè)計(jì)在配重盤的兩側(cè)，為內(nèi)齒結(jié)構(gòu)，齒數(shù)等于永磁體數(shù)的一半，齒厚等于相鄰兩個(gè)永磁體的間距，磁性盤凸齒端面與永磁體端面之間留較小的工作間隙，磁性盤的作用主要是將驅(qū)動(dòng)線圈的磁力線引入到作動(dòng)器中并和永磁體磁路之間形成相互作用，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力；隔磁環(huán)設(shè)計(jì)在配重盤的外側(cè)，為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，主要作用是防止驅(qū)動(dòng)線圈的磁力線從永磁體徑向穿入，隔磁環(huán)與配重盤外圓柱面之間留一定量的間隙，防止二者碰摩。磁平衡頭采用“永磁實(shí)現(xiàn)自鎖，電磁克服永磁使配重盤配重重新分配”模式工作。磁平衡頭驅(qū)動(dòng)器勵(lì)磁線圈沒有電流時(shí)，配重盤上的永磁體和磁性盤的凸齒處于“磁阻最小”位置，由于靜磁力的存在，配重盤與磁性盤不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于配重盤安裝在軸承上，而磁性盤與主軸一起旋轉(zhuǎn)，故磁性盤與永磁體之間的靜磁力會(huì)帶動(dòng)配重盤轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自鎖狀態(tài)。當(dāng)主軸存在不平衡而需要配重盤配重改變以進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，需給驅(qū)動(dòng)器中的勵(lì)磁線圈通入一定的電流，以產(chǎn)生一定強(qiáng)度的電磁力克服靜磁力而使配重盤發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)。在驅(qū)動(dòng)的起始時(shí)刻，由于配重盤和永磁鐵之間處于“磁阻最小”狀態(tài)，兩者之間的靜磁力最大，這時(shí)勵(lì)磁線圈需產(chǎn)生較大的電磁力，才能克服靜磁力使配重盤轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)配重盤偏離自鎖狀態(tài)時(shí)，由于配重盤和永磁鐵之間偏離“磁阻最小”狀態(tài)，靜磁力減小，這時(shí)勵(lì)磁線圈需產(chǎn)生的電磁力也應(yīng)減小，所以，加載在線圈兩端的電壓應(yīng)為一個(gè)斜率為負(fù)的下降直線，如圖1(a)的I段波形。當(dāng)配重盤運(yùn)動(dòng)到兩個(gè)自鎖狀態(tài)的中間位置附近時(shí)，電磁力應(yīng)維持一個(gè)較小、較為穩(wěn)定的恒定值，以使配重盤向下一自鎖位置運(yùn)動(dòng)，但這個(gè)電磁力不能一直維持到下一自鎖狀態(tài)，否則，慣性力的存在會(huì)使配重盤在下一平衡位置發(fā)生振蕩。所以，這個(gè)位置附近加載在線圈兩端的電壓應(yīng)為一個(gè)較小的恒定值，如圖1(a)的II段波形。當(dāng)配重盤在電磁力控制下運(yùn)動(dòng)到距下一自鎖狀態(tài)還有一定時(shí)刻前，應(yīng)關(guān)斷電磁力，使動(dòng)平衡頭在永磁體磁力的控制之下運(yùn)動(dòng)到自鎖狀態(tài)，否則會(huì)引起配重盤在自鎖狀態(tài)的過沖振蕩。所以在這個(gè)位置附近，力口載在勵(lì)磁線圈兩端的電壓應(yīng)為O，如圖1(a)的III段波形。通過以上三步，動(dòng)平衡頭中的配重盤走了一個(gè)步距，即一個(gè)磁性盤齒厚對(duì)應(yīng)的角度。如果配重盤還要繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，線圈兩端的電壓應(yīng)繼續(xù)重復(fù)以上I III的波形，但是，由于配重盤中的永磁鐵的極性是交錯(cuò)的，移動(dòng)一個(gè)步距以后，與磁性盤的凸齒相對(duì)的永磁鐵的極性發(fā)生了改變，要使配重盤繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，激勵(lì)線圈產(chǎn)生的電磁場(chǎng)方向須與上次相反，即勵(lì)磁線圈中的電流方向需要反相，故下一個(gè)步距線圈兩端的電壓波形應(yīng)如如圖1(a) ιν、ν、νπ所示。綜上所述，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器勵(lì)磁線圈兩端的電壓按圖1(a)的I Vn的步序，配重盤將會(huì)向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)了兩個(gè)步距。如果配重盤要向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，和以上分析相似，驅(qū)動(dòng)器勵(lì)磁線圈兩端的電壓按圖1(b)的I Vn的步序，配重 盤才會(huì)向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)步距。此外，在設(shè)計(jì)磁平衡頭時(shí)，作動(dòng)器中的永磁體通常選用高矯頑力的稀土永磁材料制成，并且永磁體和磁性盤之接的間距非常小，以在自鎖時(shí)形成非常強(qiáng)的自鎖力。然而，當(dāng)需驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁線圈產(chǎn)生電磁場(chǎng)克服靜磁力時(shí)，除了勵(lì)磁線圈兩端的電壓波形按上述變化外，線圈中的電流應(yīng)足夠大，才能克服掉自鎖了。所以勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)應(yīng)是大電流型的功率信號(hào)。根據(jù)檢索專利和論文知，國內(nèi)尚未有公開的針對(duì)動(dòng)平衡勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題在于提供一種在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置能夠滿足“電磁+永磁”混合勵(lì)磁的勵(lì)磁線圈的電流、電壓變化要求，滿足對(duì)動(dòng)平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，包括直流電源、調(diào)壓電路模塊和調(diào)流電路模塊；調(diào)壓電路模塊和調(diào)流電路模塊分別接收動(dòng)平衡控制所需要的電壓控制信號(hào)和電流控制信號(hào)；調(diào)壓電路模塊和調(diào)流電路模塊相結(jié)合，輸出電壓按“下降一恒值一停止”變化、電流按“正向一停止一反方一停止”特征的功率信號(hào)，驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁線圈產(chǎn)生所需要的電磁場(chǎng)。調(diào)壓電路模塊和直流電源相串聯(lián)，調(diào)壓電路模塊和調(diào)流電路模塊相并聯(lián)，調(diào)流電路模塊與勵(lì)磁線圈的相串聯(lián)。所述的調(diào)壓電路模塊包括比較電路、MOSFET驅(qū)動(dòng)電路、MOSFET和濾波電路，MOSFET和濾波電路之間設(shè)有接地點(diǎn)；比較電路的輸入端接收三角波信號(hào)和動(dòng)平衡控制電路發(fā)出的電壓控制信號(hào)，比較電路對(duì)輸入的三角波信號(hào)和控制信號(hào)比較，根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生開關(guān)電平信號(hào)；MOSFET驅(qū)動(dòng)電路接收比較電路發(fā)出的開關(guān)電平信號(hào)，產(chǎn)生控制MOSFET的開通、關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；與直流電源串聯(lián)的MOSFET接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，對(duì)直流電源進(jìn)行斬波，輸出脈動(dòng)電壓信號(hào);濾波電路接收脈動(dòng)電壓信號(hào)，濾除脈動(dòng)成分，輸出電壓幅值按電壓控制信號(hào)要求變化的功率信號(hào)。
所述的三角波信號(hào)的幅值、頻率為定值，其值根據(jù)磁平衡頭所需功率來確定。所述的根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生開關(guān)電平信號(hào)為當(dāng)控制信號(hào)幅值大于三角波信號(hào)幅值時(shí)，輸出為高電平信號(hào)，否則，輸出低電平信號(hào)；MOSFET驅(qū)動(dòng)電路接收高電平信號(hào)發(fā)出控制MOSFET開通的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，接收低電平信號(hào)發(fā)出控制MOSFET關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。所述的調(diào)流電路模塊包括分別與動(dòng)平衡控制電路相連接的左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路和右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路，左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)第一 MOSFET和第四M0SFET，右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)第二 MOSFET和第三MOSFET ；相串聯(lián)的第一 MOSFET和第四MOSFET組成左半橋電路，相串聯(lián)的第二 MOSFET和第 三MOSFET相串聯(lián)組成右半橋電路；第一 MOSFET和第二 MOSFET相連接，第四MOSFET和第三MOSFET相連接；勵(lì)磁線圈串接于左半橋電路和右半橋電路的中間節(jié)點(diǎn)，形成一個(gè)H橋驅(qū)動(dòng)電路，其中，第一 MOSFET和第三MOSFET形成第一組對(duì)橋，第二 MOSFET和第四MOSFET形成第二組對(duì)橋；動(dòng)平衡控制電路發(fā)出電流控制信號(hào)，通過左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路和右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路，控制H橋驅(qū)動(dòng)電路中第一組對(duì)橋、第二組對(duì)橋的開通和關(guān)斷，由此對(duì)流過勵(lì)磁線圈的電流方向、持續(xù)時(shí)間進(jìn)行控制。所述的濾波電路的輸出端連接在第一 MOSFET和第二 MOSFET之間，第四MOSFET和第三MOSFET之間設(shè)有接地點(diǎn)。所述的動(dòng)平衡控制電路分別向左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路和右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出互補(bǔ)的控制信號(hào)，發(fā)出高電平信號(hào)驅(qū)使左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路控制第一 MOSFET開通、第四MOSFET關(guān)斷，發(fā)出低電平信號(hào)驅(qū)使右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路控制第三MOSFET開通、第二 MOSFET 關(guān)斷；或者發(fā)出低電平信號(hào)驅(qū)使左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路控制第一 MOSFET關(guān)斷、第四MOSFET開通，發(fā)出高電平信號(hào)驅(qū)使右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路控制第三MOSFET關(guān)斷、第二MOSFET 開通。所述的H橋驅(qū)動(dòng)電路中第一組對(duì)橋、第二組對(duì)橋的開通和關(guān)斷為第一組對(duì)橋開啟、第二組對(duì)橋關(guān)閉時(shí)，有正向電流流過勵(lì)磁線圈；當(dāng)?shù)诙M對(duì)橋開啟、第一組對(duì)橋關(guān)閉時(shí)，有反向電流流過勵(lì)磁線圈。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果本發(fā)明提供的在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，可對(duì)“電磁+永磁”式的混合磁力在線主動(dòng)平衡頭進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，通過調(diào)壓電路和調(diào)流電路相結(jié)合，輸出電壓按“下降一恒值一停止”變化、電流按“正向一停止一反方一停止”特征的功率信號(hào)，使驅(qū)動(dòng)線圈獲得滿足性能要求的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁線圈產(chǎn)生所需的電磁場(chǎng)，使平衡頭的配重盤發(fā)生偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的質(zhì)量分布不均問題進(jìn)行有效的補(bǔ)償，降低旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)水平，使機(jī)器的運(yùn)行質(zhì)量、效率和壽命得到提高。本發(fā)明提供的在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，調(diào)壓電路由比較電路、MOSFET驅(qū)動(dòng)電路、MOSFET及濾波電路組成。調(diào)壓電路基于以上模塊可將控制器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成與其波形相似的功率信號(hào)。調(diào)流電路由H橋電路及兩個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)電路組成。通過控制H橋電路對(duì)橋的開通和關(guān)斷，可將調(diào)壓電路輸出的功率信號(hào)的電流方向交錯(cuò)改變，滿足動(dòng)平衡頭驅(qū)動(dòng)線圈工作的需要。通過調(diào)壓電路和調(diào)流電路相配合，可輸出可滿足在線主動(dòng)平衡頭勵(lì)磁線圈要求的驅(qū)動(dòng)電壓。


圖I為磁力動(dòng)平衡勵(lì)磁線圈電壓波形；其中圖I (a)和圖I (b)分別為配重盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的兩種電壓波形；圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的“電磁-永磁” 混合型在線主動(dòng)平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)，主要由調(diào)壓電路和調(diào)流電路兩部分組成。下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。本發(fā)明提供的在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，是針對(duì)“電磁+永磁”式的混合磁力在線主動(dòng)平衡頭進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，由于驅(qū)動(dòng)波形需要符合圖I (a)或圖I (b)所示的波形變化，及不同情況的平衡，所以驅(qū)動(dòng)電路在實(shí)際使用時(shí)，必須由控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。因此，本驅(qū)動(dòng)裝置針對(duì)匹配在線磁平衡頭所需要信號(hào)轉(zhuǎn)換為符合勵(lì)磁線圈要求的功率信號(hào)提出解決方案，是在發(fā)出匹配在線磁平衡頭所需要信號(hào)的動(dòng)平衡控制電路下的解決方案，不限定動(dòng)平衡控制電路的實(shí)現(xiàn)方式，僅指定動(dòng)平衡控制電路發(fā)出兩路信號(hào)輸入到比較器電路中的電壓控制信號(hào)(比如模擬信號(hào))以及用于控制電流方向的電流控制信號(hào)(比如數(shù)字信號(hào))。這些信號(hào)的大小及持續(xù)時(shí)間可以根據(jù)傳感器測(cè)量獲得的不平衡量、當(dāng)前的轉(zhuǎn)速，并參照平衡頭的具體參數(shù)計(jì)算獲得。所以本驅(qū)動(dòng)裝置最好與測(cè)控系統(tǒng)(包括傳感器、信號(hào)調(diào)理板卡)、控制系統(tǒng)及平衡頭配合使用。為了滿足對(duì)“電磁+永磁”式的混合磁力在線主動(dòng)平衡頭進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所采用的在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，包括直流電源、調(diào)壓電路模塊和調(diào)流電路模塊；調(diào)壓電路模塊和調(diào)流電路模塊分別接收動(dòng)平衡控制所需要的電壓控制信號(hào)和電流控制信號(hào)；調(diào)壓電路模塊和調(diào)流電路模塊相結(jié)合，輸出電壓按“下降一恒值一停止”變化、電流按“正向一停止一反方一停止”特征的功率信號(hào)，驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁線圈產(chǎn)生所需要的電磁場(chǎng)；其中，調(diào)壓電路模塊和直流電源相串聯(lián)，調(diào)壓電路模塊和調(diào)流電路模塊相并聯(lián)，調(diào)流電路模塊與勵(lì)磁線圈的相串聯(lián)。如圖I所示，在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置的的一種實(shí)現(xiàn)方式為調(diào)壓電路包括依次連接的比較電路、MOSFET驅(qū)動(dòng)電路、MOSFET及濾波電路，MOSFET和濾波電路之間設(shè)有接地點(diǎn)；比較電路的輸入端接收三角波信號(hào)和動(dòng)平衡控制電路發(fā)出的電壓控制信號(hào)，比較電路對(duì)輸入的三角波信號(hào)和控制信號(hào)比較，根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生開關(guān)電平信號(hào)；MOSFET驅(qū)動(dòng)電路接收比較電路發(fā)出的開關(guān)電平信號(hào)，產(chǎn)生控制MOSFET的開通、關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；與直流電源串聯(lián)的MOSFET接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，對(duì)直流電源進(jìn)行斬波，輸出脈動(dòng)電壓信號(hào)；
濾波電路接收脈動(dòng)電壓信號(hào)，濾除脈動(dòng)成分，輸出電壓幅值按電壓控制信號(hào)要求變化的功率信號(hào)。具體的，比較電路的輸入端接收三角波信號(hào)和動(dòng)平衡控制電路發(fā)出的電壓控制信號(hào)，比較電路對(duì)輸入的三角波信號(hào)和控制信號(hào)比較，根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生開關(guān)電平信號(hào)；MOSFET驅(qū)動(dòng)電路接收比較電路發(fā)出的開關(guān)電平信號(hào)，產(chǎn)生控制MOSFET的開通、關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；與直流電源串聯(lián)的MOSFET接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，對(duì)直流電源進(jìn)行斬波，輸出脈動(dòng)電壓信號(hào);濾波電路接收脈動(dòng)電壓信號(hào)，濾除脈動(dòng)成分，輸出電壓幅值按電壓控制信號(hào)要求變化的功率信號(hào)。工作時(shí)，比較電路對(duì)輸入的三角波信號(hào)和控制電路發(fā)出的控制信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn) 生開關(guān)電平信號(hào)。當(dāng)控制信號(hào)幅值大于三角波信號(hào)幅值時(shí)，輸出為高電平信號(hào)，否則，輸出低電平信號(hào)。開關(guān)電平信號(hào)輸入到MOSFET驅(qū)動(dòng)電路后，驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制MOSFET的開通、關(guān)斷，將此MOSFET與直流電源串聯(lián)后，可對(duì)直流電源進(jìn)行斬波，輸出脈動(dòng)電壓信號(hào)。脈動(dòng)電壓信號(hào)經(jīng)過低通濾波電路濾除脈動(dòng)成分，最后產(chǎn)生與控制器輸出信號(hào)較為相似的功率信號(hào)，用來驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁線圈，使動(dòng)平衡頭中的配重盤產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。具體的三角波信號(hào)的幅值、頻率為定值，其值根據(jù)磁平衡頭所需功率來確定。驅(qū)動(dòng)MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路可采用通用的半橋驅(qū)動(dòng)芯片(如LM5104)來實(shí)現(xiàn)。勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)壓部分產(chǎn)生了電壓按圖I (a)中I III變化的電壓，但此電壓為正向電壓，而勵(lì)磁線圈工作時(shí)要求其驅(qū)動(dòng)電壓正負(fù)交錯(cuò)變化，為了實(shí)現(xiàn)這一要求，采用調(diào)流模塊來實(shí)現(xiàn)調(diào)流電路模塊包括分別與動(dòng)平衡控制電路相連接的左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路和右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路，左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)第一 MOSFET Ql和第四MOSFET Q4,右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)第二 MOSFET Q2和第三MOSFET Q3 ；相串聯(lián)的第一 MOSFET和第四MOSFET組成左半橋電路，相串聯(lián)的第二 MOSFET和第三MOSFET相串聯(lián)組成右半橋電路；第一 MOSFET和第二 MOSFET相連接，第四MOSFET和第三MOSFET相連接；勵(lì)磁線圈串接于左半橋電路和右半橋電路的中間節(jié)點(diǎn)，形成一個(gè)H橋驅(qū)動(dòng)電路，其中，第一 MOSFET和第三MOSFET形成第一組對(duì)橋，第二 MOSFET和第四MOSFET形成第二組對(duì)橋；動(dòng)平衡控制電路發(fā)出電流控制信號(hào)，通過左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路和右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路，控制H橋驅(qū)動(dòng)電路中第一組對(duì)橋、第二組對(duì)橋的開通和關(guān)斷，由此對(duì)流過勵(lì)磁線圈的電流方向、持續(xù)時(shí)間進(jìn)行控制。具體的，濾波電路的輸出端連接在第一 MOSFET和第二 MOSFET之間，第四MOSFET和第三MOSFET之間設(shè)有接地點(diǎn)，這樣實(shí)現(xiàn)調(diào)壓模塊和調(diào)流模塊的并聯(lián)，直流電源就可以給勵(lì)磁線圈供電。直流電源的電壓大小需根據(jù)在線平衡頭不同參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。動(dòng)平衡控制電路分別向左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路和右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出互補(bǔ)的控制信號(hào)，發(fā)出高電平信號(hào)驅(qū)使左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路控制第一 MOSFET開通、第四MOSFET關(guān)斷，發(fā)出低電平信號(hào)驅(qū)使右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路控制第三MOSFET開通、第二MOSFET 關(guān)斷；或者發(fā)出低電平信號(hào)驅(qū)使左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路控制第一 MOSFET關(guān)斷、第四MOSFET開通，發(fā)出高電平信號(hào)驅(qū)使右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路控制第三MOSFET關(guān)斷、第二MOSFET 開通；上述的左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路和右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路可采用通用的半橋驅(qū)動(dòng)芯片(如LM5104)來實(shí)現(xiàn)。具體的H橋驅(qū)動(dòng)電路中第一組對(duì)橋、第二組對(duì)橋的開通和關(guān)斷為第一組對(duì)橋(Ql、Q3)開啟、第二組對(duì)橋(Q2、Q4)關(guān)閉時(shí)，有正向電流流過勵(lì)磁線圈；當(dāng)?shù)诙M對(duì)橋開啟(Q2、Q4)、第一組對(duì)橋(Q1、Q3)關(guān)閉時(shí)，有反向電流流過勵(lì)磁線圈。這樣通過控制開關(guān)管的開通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)了電流方向的改變，時(shí)加載在勵(lì)磁線圈兩端的電壓 正負(fù)交錯(cuò)，滿足勵(lì)磁線圈的工作要求。
權(quán)利要求
1.ー種在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，包括直流電源、調(diào)壓電路模塊和調(diào)流電路模塊；調(diào)壓電路模塊和調(diào)流電路模塊分別接收動(dòng)平衡控制所需要的電壓控制信號(hào)和電流控制信號(hào)；調(diào)壓電路模塊和調(diào)流電路模塊相結(jié)合，輸出電壓按“下降一恒值一停止”變化、電流按“正向一停止一反方一停止”特征的功率信號(hào)，驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁線圈產(chǎn)生所需要的電磁場(chǎng)。
2.如權(quán)利要求I所述的在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，調(diào)壓電路模塊和直流電源相串聯(lián)，調(diào)壓電路模塊和調(diào)流電路模塊相并聯(lián)，調(diào)流電路模塊與勵(lì)磁線圈的相串聯(lián)。
3.如權(quán)利要求2所述的在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，調(diào)壓電路模塊包括比較電路、MOSFET驅(qū)動(dòng)電路、MOSFET和濾波電路，MOSFET和濾波電路之間設(shè)有接地點(diǎn)； 比較電路的輸入端接收三角波信號(hào)和動(dòng)平衡控制電路發(fā)出的電壓控制信號(hào)，比較電路對(duì)輸入的三角波信號(hào)和控制信號(hào)比較，根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生開關(guān)電平信號(hào)； MOSFET驅(qū)動(dòng)電路接收比較電路發(fā)出的開關(guān)電平信號(hào)，產(chǎn)生控制MOSFET的開通、關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 與直流電源串聯(lián)的MOSFET接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，對(duì)直流電源進(jìn)行斬波，輸出脈動(dòng)電壓信號(hào); 濾波電路接收脈動(dòng)電壓信號(hào)，濾除脈動(dòng)成分，輸出電壓幅值按電壓控制信號(hào)要求變化的功率信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述的三角波信號(hào)的幅值、頻率為定值，其值根據(jù)磁平衡頭所需功率來確定。
5.如權(quán)利要求3所述的在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述的根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生開關(guān)電平信號(hào)為當(dāng)控制信號(hào)幅值大于三角波信號(hào)幅值時(shí)，輸出為高電平信號(hào)，否則，輸出低電平信號(hào)； MOSFET驅(qū)動(dòng)電路接收高電平信號(hào)發(fā)出控制MOSFET開通的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，接收低電平信號(hào)發(fā)出控制MOSFET關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
6.如權(quán)利要求3所述的在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，調(diào)流電路模塊包括分別與動(dòng)平衡控制電路相連接的左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路和右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路，左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)第一 MOSFET和第四M0SFET，右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)第二 MOSFET 和第三 MOSFET ； 相串聯(lián)的第一 MOSFET和第四MOSFET組成左半橋電路，相串聯(lián)的第二 MOSFET和第三MOSFET相串聯(lián)組成右半橋電路；第一 MOSFET和第二 MOSFET相連接，第四MOSFET和第三MOSFET相連接； 勵(lì)磁線圈串接于左半橋電路和右半橋電路的中間節(jié)點(diǎn)，形成ー個(gè)H橋驅(qū)動(dòng)電路，其中，第一 MOSFET和第三MOSFET形成第一組對(duì)橋，第二 MOSFET和第四MOSFET形成第二組對(duì)橋； 動(dòng)平衡控制電路發(fā)出電流控制信號(hào)，通過左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路和右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路，控制H橋驅(qū)動(dòng)電路中第一組對(duì)橋、第二組對(duì)橋的開通和關(guān)斷，由此對(duì)流過勵(lì)磁線圈的電流方向、持續(xù)時(shí)間進(jìn)行控制。
7.如權(quán)利要求6所述的在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，濾波電路的輸出端連接在第一 MOSFET和第二 MOSFET之間，第四MOSFET和第三MOSFET之間設(shè)有接地點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求6所述的在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述的動(dòng)平衡控制電路分別向左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路和右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出互補(bǔ)的控制信號(hào)，發(fā)出高電平信號(hào)驅(qū)使左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路控制第一 MOSFET開通、第四MOSFET關(guān)斷，發(fā)出低電平信號(hào)驅(qū)使右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路控制第三MOSFET開通、第二 MOSFET關(guān)斷； 或者發(fā)出低電平信號(hào)驅(qū)使左半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路控制第一 MOSFET關(guān)斷、第四MOSFET開通，發(fā)出高電平信號(hào)驅(qū)使右半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)電路控制第三MOSFET關(guān)斷、第二 MOSFET開通。
9.如權(quán)利要求6所述的在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述的H橋驅(qū)動(dòng)電路中第一組對(duì)橋、第二組對(duì)橋的開通和關(guān)斷為 第一組對(duì)橋開啟、第二組對(duì)橋關(guān)閉時(shí)，有正向電流流過勵(lì)磁線圈；當(dāng)?shù)诙M對(duì)橋開啟、第一組對(duì)橋關(guān)閉時(shí)，有反向電流流過勵(lì)磁線圈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在線磁平衡頭勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)裝置，由調(diào)壓電路和調(diào)流電路兩部分組成。調(diào)壓電路由比較電路、MOSFET驅(qū)動(dòng)電路、MOSFET及濾波電路組成。調(diào)壓電路基于以上模塊可將控制器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成與其波形相似的功率信號(hào)。調(diào)流電路由H橋電路及兩個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)電路組成。通過控制H橋電路對(duì)橋的開通和關(guān)斷，可將調(diào)壓電路輸出的功率信號(hào)的電流方向交錯(cuò)改變，滿足動(dòng)平衡頭驅(qū)動(dòng)線圈工作的需要。通過調(diào)壓電路和調(diào)流電路相配合，可輸出可滿足在線主動(dòng)平衡頭勵(lì)磁線圈要求的驅(qū)動(dòng)電壓。采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路，可驅(qū)動(dòng)平衡頭勵(lì)磁線圈，使配重盤相對(duì)于主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而校正高速主軸的不平衡，從而降低機(jī)器的振動(dòng)水平，提高機(jī)器的運(yùn)行質(zhì)量、效率和壽命。
文檔編號(hào)H02P15/00GK102843087SQ20121033673
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者景敏卿, 辛文輝, 樊紅衛(wèi), 李猛, 劉恒 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)