(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210827661.6 (22)申请日 2022.07.14 (71)申请人 苏州盟诺达精密机 械科技有限公司 地址 215300 江苏省苏州市昆山市玉山 镇 登云路268号1号房5 08A室 (72)发明人 赵一凡　赵远　骆淳　 (74)专利代理 机构 广州市时代知识产权代理事 务所(普通 合伙) 44438 专利代理师 周冠宇 (51)Int.Cl. H02K 15/16(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种磁悬浮转子高精度动平衡校正装置及 方法 (57)摘要 本发明公开了一种磁悬浮转子高精度动平 衡校正装置及方法， 本发明涉及高速磁悬浮电机 技术领域， 包括硬件在环仿真系统。 所述硬件在 环仿真系统包括高速磁悬浮电机及其磁悬浮电 机控制器构成所述硬件在环仿真系统的物理存 在的硬件系统， 还包括磁悬浮电机动态数学模 型、 磁悬浮控制系统以及动平衡失衡参数计算机 寻优算法构成所述硬件在环系统中存在于计算 机数字空间的仿真系统； 具备了通过利用高速磁 悬浮电机自身的机械、 电磁和控制系统结构， 通 过信号采集、 系统仿真和计算机人工智能参数寻 优的方法确定磁悬浮电机转子总成的等效动平 衡失衡参数以实现对转子总成的动平衡校正， 提 升透平压缩机的效率， 并且同时降低生产成本的 效果。 权利要求书2页 说明书13页 附图6页 CN 115425817 A 2022.12.02 CN 115425817 A 1.一种磁悬浮转子高精度动平衡校正装置， 包括硬件在环仿真系统， 其特征在于： 所述 硬件在环仿真系统包括高速磁悬浮电机(1)及其磁悬浮电机控制器(2)构成所述硬件在环 仿真系统的物理存在的硬件系统， 还包括磁悬浮电机动态数学模型(3)、 磁悬浮控制系统 (4)以及动平衡失衡参数计算机寻优算法(5)构成所述硬件在环系统中存在于计算机数字 空间的仿真系统； 所述高速磁悬浮电机(1)包括磁悬浮转子总成(1_1)、 径向电磁轴承(1_2)、 用于检测所 述磁悬浮转子总成(1_1)在电磁轴承气隙中位置的转子总成径向位移传感器(1_3)、 三相电 机定子(1_4)、 轴向电磁轴承(1_5)和磁悬浮转子总成角位移传感器(1_6)； 所述磁悬浮电机 控制器(2)包括转子总成径向位移传感器信号处理电路(2_1),电磁轴承PWM功率放大器(2_ 2)， 磁悬浮转子总成角位移信号处理电路(2_3)， 磁悬浮位置闭环控制器(2_4)、 电机PWM驱 动与控制器(2_5)。 2.根据权利要求1所述的磁悬浮转子 高精度动平衡校正装置， 其特征在于： 所述磁悬浮 转子总成(1_1)是由透平叶轮(1_1_1)、 径向磁悬浮轴承转子磁路(1_1_2)、 电机转子(1_1_ 3)、 转子总成径向位移传感器电磁靶环(1_1_4)、 动平衡减重区(1_1_5)、 轴向磁悬浮轴承转 子(1_1_6)等部件组装而成的刚体旋转体。 3.根据权利要求1所述的磁悬浮转子 高精度动平衡校正装置， 其特征在于： 所述径向电 磁轴承(1_2)、 所述转子总成径向位移传感器(1_3)、 所述磁悬浮位置闭环控制器(2_4)及其 附属的传感器信号处理电路和功 率放大电路联合构成所述转子总成(1_1)的磁悬浮径向位 置控制系统。 4.根据权利要求2所述的磁悬浮转子 高精度动平衡校正装置， 其特征在于： 所述三相电 机转定子(1_4)、 所述转子(1_1_3)和所述电机PWM驱动与所述控制器(2 _5)构成所述磁悬浮 转子总成(1_1)的轴向旋转控制系统， 所述轴向电磁轴承(1_5)、 所述轴向磁悬浮轴承转子 (1_1_6)、 所述磁悬浮位置闭环控制器(2_4)中的轴向位置分量和转子总成轴向位移传感器 控制构成所述 转子总成(1_1)的轴向位置控制系统。 5.根据权利要求2所述的磁悬浮转子 高精度动平衡校正装置， 其特征在于： 所述磁悬浮 转子总成(1_1)的两端设计上保留有用于动平衡校正机 械加工的环带。 6.根据权利要求1所述的磁悬浮转子 高精度动平衡校正装置， 其特征在于： 所述磁悬浮 电机控制器(2)的径向位置闭环控制算法为 一种反向动力学控制算法。 7.根据权利要求1所述的磁悬浮转子 高精度动平衡校正装置， 其特征在于： 所述磁悬浮 电机动态数学模型(3)的转子惯量矩阵的惯量积元素为转子总成动平衡失衡参数的函数， 动平衡失衡参数为一个3维矢量， 由代表静态失衡的质量、 代表动态失衡的质量以及代表所 述质量分布的角度构成， 所述磁悬浮电机动态数学模型(3)包括模拟磁悬浮轴承电流控制 环动态特性和转子总成径向位置传感器动态特性的功能模块。 8.根据权利要求1所述的磁悬浮转子 高精度动平衡校正装置， 其特征在于： 所述动平衡 失衡参数计算机寻优算法(5)是分别提取实际的物理系统和计算机仿 真系统中磁悬浮轴承 电磁体电流中的与转子总成旋转同频率的同步分量， 用二者的矢量差值构成计算机寻优算 法的目标函数。 9.根据权利要求7所述的磁悬浮转子 高精度动平衡校正装置， 其特征在于： 所述同步分 量是由磁悬浮轴承电磁体电流矢量经过从静止坐标系到转子旋转坐标系的旋转变换和低权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115425817 A 2通滤波后获得。 10.一种根据权利要求1所述的磁悬浮转子 高精度动平衡校正装置的使用方法， 其特征 在于， 包括以下步骤： S1： 将磁悬浮转子总成(1_1)无接触地支撑在磁悬浮轴承 的电磁体之间并使磁悬浮转 子总成(1_1)的几何中心线与电磁 体的几何中心线重合； S2： 磁悬浮转子总 成(1_1)在电机PWM驱动与控制器(2_5)的控制下以悬浮状态做旋转 运动； S3： 通过信号采集、 系统仿真和计算机人工智能参数寻优的方法确定磁悬浮转子总成 (1_1)的等效动平衡失衡参数， 以实现对磁悬浮 转子总成(1_1)的动平衡校正。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115425817 A 3