一种自动移门用直线电机的实现方法与流程

本发明属于直线电机技术领域，具体涉及一种性能优良的自动移门直线电机的实现方法。

背景技术：

早期的自动移门用的直线电机距离检测是采用施密特型开关霍尔器件，检测出来的电机运动距离是离散跃变的，对于常规12mm宽度的磁钢来说，三个均匀分布霍尔器件的分辨力为4mm，为了进一步提高运动控制精度，本发明采用模拟霍尔器件，通过模拟霍尔器件检测到的磁钢强弱的连续变化来得到动子所在的当前一维坐标点。

早期的自动移门用的直线电机都采用的pwm方式驱动，缺点在于，力矩波动大，电磁噪音大。电机定位力矩调节粒度大。近期的电机有采用svpwm方式驱动，缺点在于矢量运算复杂，电流解耦任务较重，器件成本稍高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构合理的，自动移门用直线电机的实现方法。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种自动移门用直线电机的实现方法，包括型材、动子、动子磁钢103、左定子线圈、右定子线圈、电机主板、定子的外包套、上盖、挡块组件201、装电机动子的滑槽、装电机定子的槽道、动子的滑轮、装分线盒电路板的长方格、装左定子线圈的长方格、装主板的长方格、装右定子线圈的长方格、装电源电路板的长方格、电机固定孔、主板上左边模拟霍尔器件、主板上的右边模拟霍尔器件、整个电机有两组定子，两组定子中间为一块电路主板，电路主板上有检测电机磁钢的模拟霍尔器件，定子与电路板被外包套以及上盖给包裹，电机的动子含有一长铝条，以及底部有一排交错均匀排列的磁钢，将电机定子塞入型轨槽口的正中间，然后将定子左右端部上的两个机米螺丝旋紧，接着将动子塞入型材的滑槽，在型材两个端部锁紧挡块组件，通电后，电机定子便会产生三相交变移动磁场，使得动子在滑槽内两个挡块之间做直线运动。

所述的一种自动移门用直线电机的实现方法，通过相邻的两个霍尔器件的信号同时输出的强度值来获取动子上被霍尔器件对准的磁钢的运行位置，取得二维数据后进行查表，可以知道此磁钢的细粒度的位置值，然后，通过对所有经过霍尔器件检测到的磁钢的运动区间进行叠加后，可以得到电机动子所在当前的一维坐标值，其次基于相邻两个霍尔器件数据的连续性和相关性，当某个霍尔器件的数据因为外部干扰出现连续性差或者畸变时，可以通过相邻霍尔器件的连续数据进行比对修复。再有，当某块磁钢有问题时候，双霍尔器件可以探测到临近的磁钢强度数据，进行数据修复，以及当一个霍尔器件数据的干扰来临时，可以通过相邻霍尔器件的数据进行修复，多重数据的提取提高了检测的可靠性。

所述的一种自动移门用直线电机的实现方法，spwm正弦波的实现过程

1、对相邻的两个霍尔器件同时检测出来的磁钢的磁通信号波形二维数据通过查表法，偏移修正后映射到电机的交流spwm表格；

2、对某个霍尔器件所检测出来的磁钢的磁通信号波形一维数据通过查表法，偏移修正后映射到电机的辅助交流spwm表格1；

3、对相邻的霍尔器件所检测出来的磁钢的磁通信号波形一维数据通过查表法，偏移修正后映射到电机的辅助交流spwm表格2；

基于相邻两个霍尔器件数据的连续性和相关性，当某个霍尔器件的数据出现连续性差或者畸变时，可以通过相邻霍尔器件的连续数据进行比对修复。再有，当某块磁钢有轻微缺陷时候，双霍尔器件可以探测到临近的磁钢强度数据，进行数据修复，以及当一个霍尔器件数据的干扰来临时，可以通过相邻霍尔器件的数据进行修复。

将查表所得到的spwm波形数据通过三相pwm发生器完成三相信号裂变后通过三相功率mosfet桥，驱动三相直线电机运动。

自动移门直线电机动作流程

1、上电后，电机往开门端方向运行，到达开门端的顶点，设置此点为下一步学习的起始原点。

2、电机开始往关门端方向运行，当运行到关门端的顶点时，可以得到电机的开门方向的运行区间长度。同时收集所有磁钢的磁通极大值数据。

3、电机再次往开门端方向运行，当运行到开门端的顶点时，可以得到电机在关门方向的运行区间长度。同时收集所有磁钢的磁通极大值数据。

4、两个方向的区间长度和磁通数据进行比对，可以进一步修正误差。保证学习成功

5、电机进行关门，运行到关门端顶点时候，学习完成。

6、进入就绪状态，等待运行动作指令。

7、完成运行动作，进入就绪状态，等待运行动作指令，如此循环。

本发明的有益效果是：

1、运算简单，采用简单的spwm查表法即可，对运算芯片要求较低，三表互相核对，提高了可靠性，能够修复一些磁钢或者霍尔的轻微缺陷。

2、一个电机定子只需一个运放，可以同时监视电机三相绕组电流，任何通道或桥路自身过流或短路都可及时保护。

3、因为是电压型spwm，所以对电流检测没有高速检测要求，提高了抗干扰性。

4、因为不需要交直轴电流运算解耦，无需多个高带宽的精密电流运放，一个电机电流检测只需要一个普通单运放即可，成本低，因为电流控制环路带宽低，抗干扰性更强，稳定性也强。

5、输出力矩平滑，定位力矩调节粒度小，电流谐波分量少，实测电机和mosfet发热量都非常低，目前300w的电机推动500公斤的门体，功率驱动桥仅采用6个to-252贴片封装的mosfet，降低了材料成本，组装成本，加工工艺的可靠性也大大提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明流程结构示意图

101-型材；102-动子；103-动子磁钢；104-左定子线圈；105-右定子线圈；106-电机主板；107-定子的外包套；108-上盖；

201-挡块组件；202-装电机动子的滑槽；203-装电机定子的槽道；204-动子的滑轮；205-装分线盒电路板的长方格；206-装左定子线圈的长方格；207-装主板的长方格；208-装右定子线圈的长方格；209-装电源电路板的长方格；210-电机固定孔；211-主板上左边模拟霍尔器件；212-主板上的右边模拟霍尔器件；

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实例，进一步阐述本发明。

一种自动移门用直线电机的实现方法，包括型材101、动子102、动子磁钢103、左定子线圈104、右定子线圈105、电机主板106、定子的外包套107、上盖108、挡块组件201、装电机动子的滑槽202、装电机定子的槽道203、动子的滑轮204、装分线盒电路板的长方格205、装左定子线圈的长方格206、装主板的长方格207、装右定子线圈的长方格208、装电源电路板的长方格209、电机固定孔210、主板上左边模拟霍尔器件211、主板上的右边模拟霍尔器件212，整个电机有两组定子，两组定子中间为一块电路主板，电路主板上有检测电机磁钢的模拟霍尔器件，定子与电路板被外包套以及上盖给包裹，电机的动子含有一长铝条，以及底部有一排交错均匀排列的磁钢，将电机定子塞入型轨槽口的正中间，然后将定子左右端部上的两个机米螺丝旋紧，接着将动子塞入型材的滑槽，在型材两个端部锁紧挡块组件，通电后，电机定子便会产生三相交变移动磁场，使得动子在滑槽内两个挡块之间做直线运动。

一种自动移门用直线电机的实现方法，通过相邻的两个霍尔器件的信号同时输出的强度值来获取动子上被霍尔器件对准的磁钢的运行位置，取得二维数据后进行查表，可以知道此磁钢的细粒度的位置值，然后，通过对所有经过霍尔器件检测到的磁钢的运动区间进行叠加后，可以得到电机动子所在当前的一维坐标值，其次基于相邻两个霍尔器件数据的连续性和相关性，当某个霍尔器件的数据因为外部干扰出现连续性差或者畸变时，可以通过相邻霍尔器件的连续数据进行比对修复。再有，当某块磁钢有问题时候，双霍尔器件可以探测到临近的磁钢强度数据，进行数据修复，以及当一个霍尔器件数据的干扰来临时，可以通过相邻霍尔器件的数据进行修复，多重数据的提取提高了检测的可靠性。

一种自动移门用直线电机的实现方法，由于模拟霍尔器件的外部杂散磁场的干扰较大，可以先经过软硬件滤波，再通过对两个霍尔器件的信号波形的相关性分析，来进一步加强运算数据的准确性，且通过对所有磁钢的磁性强度数据的统计特性分析，来弥补某些磁钢的一些缺陷，因为模拟霍尔器件的价格低廉，精度有限，不是真正意义上的线性器件，所以要经过非线性补偿，以及信号有效区间扩展，防止信号动态漂移，双霍尔器件的信号波形互相关分析等各种算法措施，来满足电机的移动距离的精确计算，一般经过补偿后，直线电机运动分辨粒度可以达到1毫米以内，在自动移门领域，完全可以胜任要求，对于常规12mm宽度的磁钢来说，双霍尔器件的布置间隔距离是没有太多约束，从4mm至8mm都可以，优选的可以设为6mm。

spwm正弦波的实现过程

1、对相邻的两个霍尔器件同时检测出来的磁钢的磁通信号波形二维数据通过查表法，偏移修正后映射到电机的交流spwm表格。

2、对某个霍尔器件所检测出来的磁钢的磁通信号波形一维数据通过查表法，偏移修正后映射到电机的辅助交流spwm表格1。

3、对相邻的霍尔器件所检测出来的磁钢的磁通信号波形一维数据通过查表法，偏移修正后映射到电机的辅助交流spwm表格2。

基于相邻两个霍尔器件数据的连续性和相关性，当某个霍尔器件的数据出现连续性差或者畸变时，可以通过相邻霍尔器件的连续数据进行比对修复。再有，当某块磁钢有轻微缺陷时候，双霍尔器件可以探测到临近的磁钢强度数据，进行数据修复，以及当一个霍尔器件数据的干扰来临时，可以通过相邻霍尔器件的数据进行修复。

将查表所得到的spwm波形数据通过三相pwm发生器完成三相信号裂变后通过三相功率mosfet桥，驱动三相直线电机运动。

自动移门直线电机动作流程

1、上电后，电机往开门端方向运行，到达开门端的顶点，设置此点为下一步学习的起始原点。

2、电机开始往关门端方向运行，当运行到关门端的顶点时，可以得到电机的开门方向的运行区间长度，同时收集所有磁钢的磁通极大值数据。

3、电机再次往开门端方向运行，当运行到开门端的顶点时，可以得到电机在关门方向的运行区间长度，同时收集所有磁钢的磁通极大值数据。

4、两个方向的区间长度和磁通数据进行比对，可以进一步修正误差。保证学习成功

5、电机进行关门，运行到关门端顶点时候，学习完成。

6、进入就绪状态，等待运行动作指令。

7、完成运行动作，进入就绪状态，等待运行动作指令，如此循环。

由于没有采用复杂的矢量运算，以及各种三角函数运算，所以对mpu的运算能力要求较低，采用国产芯片gdf10x系列等mpu即可，也可以采用电机专用dsc，gd32f40x系列，可以满足单芯片双电机驱动，以及双开门通信，外部控制指令通信，等等各种复杂控制功能，也利于后续的功能升级扩充。

将查表所得到的spwm波形数据通过三相pwm发生器完成三相信号裂变后通过三相功率mosfet桥，驱动三相直线电机运动。

关于二维至一维映射表的制作，在两霍尔器件间的横向距离以及霍尔器件与电机动子磁钢的纵向距离确定下来的时候，双霍尔器件的输出数据就确定下来了其相关性。双霍尔器件的数据本质是一维数据序列xn，以及xn经过偏移后生成的数据序列yn，偏移的距离由两霍尔器件间的距离来决定。xn的范数可以由霍尔器件与电机动子磁钢的纵向距离来调整，序列xn与序列yn相交(可以斜交或者正交)后能够映射出一维数据序列zn。如此，可以生成前述双霍尔器件数据序列映射至距离空间序列表，以及双霍尔器件数据序列映射至spwm波形数据空间序列表。

考虑到本直线电机目前已经做到500公斤的门体驱动运行，还在向更大驱动能力衍生，系统稳定性不够的话，造成的损害将会是灾难性的，系统的稳定性很关键的一点在于动子坐标数据的真实准确，否则会出现飞车，撞击门框等严重事故，所以本发明的实现方法侧重点在于提高系统运行的鲁棒性，此为最高设计原则，其次为经济性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。