电机转子平衡系统和方法
【专利摘要】本发明提供一种电机转子平衡系统和方法。系统包括：测试装置，包括转子驱动与定位模块，用于驱动转子旋转以及使转子旋转定位到特定角度，以及转速与振动测量模块，用于测量转子的转速和振动；切削装置，包括转子定位与固定模块，用于使转子旋转定位到特定角度并紧固转子，以及移动与切削模块，用于移动切削电机并切削转子特定部位；搬运装置，用于将转子在测试装置与切削装置之间搬运；控制器，连接至测试装置和切削装置，用于控制测试装置对转子转速和振动进行测量，通过不平衡影响系数矩阵计算转子不平衡量，并根据转子不平衡量及当前不平衡偏差补偿量控制切削装置对转子进行切削去重，以及对不平衡偏差进行非线性自适应补偿。
【专利说明】
电机转子平衡系统和方法
技术领域
[0001] 本发明设及机械制造行业中电机转子生产领域，尤其设及一种电机转子平衡系统 和方法。
【背景技术】
[0002] 转子作为旋转机械的核屯、单元，由于材料、加工精度、装配工艺等的限制，其质量 分布是不均衡的；工作时，转子绕其几何中屯、旋转时，运种质量分布的不均衡会体现为转子 惯性主轴与旋转轴的偏移，从而引起不平衡离屯、激振力，运个力与转速平方成正比。转子不 平衡会对旋转机械的寿命与精度造成显著影响，因而转子在交付使用前，需通过动平衡工 艺减小转子上的残余不平衡。在工业产品上，根据应用场合与工作转速等的差异，对转子残 余不平衡量有严格限制。
[0003] 传统的动平衡工艺主要依赖人工平衡，先把待平衡转子安装在测试装架上，驱动 其旋转到平衡转速，测量转子不平衡量的分布，再交由平衡操作人员，根据动平衡测量结果 的指示，在转子平衡面的特定位置去除(或添加)指定大小的质量块。
[0004] 工业上大批量生产的转子系统，比如电动工具、汽车电机中的转子，对平衡的效率 提出了极高的要求。使用传统工艺进行平衡时，操作者的平衡工作效率难W满足要求，工作 强度大，生产成本高，而且平衡质量的稳定性难W得到保障。
[0005] 全自动平衡机把动平衡测量、转子定位、搬运、去重等过程集成到一个完整平衡流 程之中，并完全脱离人工操作，具有效率高，劳动强度低，平衡质量稳定等优点，尤其适合大 批量工业生产。
[0006] 对于批量生产的电机转子，自动平衡机工作的基本过程是:操作者将待平衡转子 放置在测试工位，启动自动平衡程序，平衡机开动电机，驱动皮带带动转子转动，利用振动 传感器及齿轮速度传感器对转子不平衡量（即待切削量)进行测量，同时对转子铁忍进行角 度定位；当转子不平衡量测试完毕，并定位到特定的角度后，由机械手将转子从测试工位搬 运到切削工位;在切削工位处，控制器控制切削装置分别对铁忍两侧的平衡面进行角度定 位及去重（刚性转子通过两个平衡面理论上可W实现任意高精度的动平衡）；转子去重完成 后，再通过机械手将转子搬运回测试工位进行测试，如果测试结果达到设定值，则通过蜂鸣 器和指示灯告之操作者，操作者取走平衡达标的转子，放入新的待平衡转子。
[0007] 自动平衡机的系统框架如图1所示。
[000引"测试工位"模块一一用于测试转子的不平衡量及位置，它通过"转子驱动与定位 模块"驱动转子到达平衡转速，W便于"转速与振动测量模块"利用安装的振动传感器及齿 轮速度传感器，对转子上的残余不平衡量进行大小与角度分布的测试，还负责将转子定位 到特定的相位角度;运个工位还负责对转子的不平衡影响系数矩阵进行标定，不平衡质量 大小与角度分布的测定，依赖于运一系数矩阵与转子前后两个测振面上测得的振动量的乘 积。
[0009]"机械手'模块一-负责将转子在"测试工位"与"切削工位"之间进行搬运，机械手 将转子从一个工位抓起，搬运到另外一个工位后松开，转子从一个工位转移到另一个工位； 它既负责把待加工转子搬运到"切削工位"进行去重，也负责将去重完毕的转子搬运回"测 试工位"进行复测。
[0010]"切削工位"模块一-负责对转子两侧的平衡面进行去重，它由"转子定位及压紧 装置"及"移动及切削工作台"构成；"转子定位及压紧装置"会把转子旋转定位到特定角度， 并牢牢压紧防止松脱跑位；"移动及切削工作台"负责按照"控制器"的要求移动切削电机， 切削电机带动锐刀旋转，会切削掉与其扫掠路径重合的转子的体积。
[00川"触屏'模块一-负责人机交互，操作员通过"触屏"向"控制器"发送各种指令，"控 制器"通过"触屏"反馈各种参数、曲线数据。
[0012] "控制器"模块一-平衡机的核屯、，它接收操作人员的指令，根据指令运行特定的 控制模块，驱动"测试工位"、"机械手"和"切削工位"完成特定的平衡步骤，并及时通过"触 屏"向操作人员反馈各种数据信息。
[0013] 自动平衡机要针对批量待平衡转子开展自动测量、不平衡量评估、转子搬运、自动 切削等工作;此过程中，根据振动量测量值，计算转子不平衡量大小时，需要依赖在标准转 子上标定获得的影响系数矩阵(标准影响系数矩阵）；不同批次生产出来的同型号转子，由 于材料与加工工艺的限制，其真实影响系数矩阵与标准影响系数矩阵存在差异;运种差异 会导致依据标准影响系数矩阵计算出来的转子不平衡量偏离转子真实不平衡量，依据计算 出来的量进行切削去重，则去重精度会受到影响，从而影响平衡的效率。另外，转子在自动 平衡机上进行平衡时，需要进行旋转角度定位、在不同工位间搬运转子;角度定位依靠数字 脉冲驱动步进电机进行开环控制，受系统精度所限，步进电机驱动转子运动时，实际定位位 置与理想位置存在不平衡偏差;转子在不同工位间搬运时，搬运机构需要从起始工位抓取 转子，搬运到目标工位后再释放转子，受到系统精度的影响，搬运机构抓放转子时，会对转 子角度位置造成影响。
[0014] 运些不平衡偏差，会影响平衡精度与效率，需要进行修正。仅针对一个批次、一种 类型生产出来的转子，通过人工调整，补偿偏差量造成的影响，虽然效率低，依赖经验，还是 可行的；但平衡机需要面对不同类型、不同尺寸、不同批次的转子，它们的不平衡偏差量是 存在差异的，每当差异出现，就需要人工干预进行调整，运会对平衡精度与效率造成大的影 响，而且需要经验丰富的操作人员。
[0015] 如果能借助一套自适应的方法，通过控制算法对运种不平衡偏差进行在线自动修 正，将大幅改善机器对不同类型、尺寸、批次转子的动平衡效率，提高机器的自动化水平，降 低人工调试的劳动强度，并减少对操作人员经验的依赖。
[0016] 另外，由于系统中存在种种影响平衡精度的非线性因素，不平衡偏差补偿，不能简 单W平衡误差与切削量之间满足线性关系为基础，去推算系统实际偏差;运种推算，所得结 果不精确，更严重的是，由于待修正量本身与利用线性关系推算修正量所导致的计算偏差 是可比的，依靠线性关系进行参数修正，会带来修正过程中相关参数的不稳定现象，产生补 偿量的非线性振荡，具体表现为不平衡偏差补偿量在计算中难W收敛，在较宽的范围内波 动。补偿量的波动，往往在幅度上与待修正量是相当的，会对实际补偿效果造成大的影响， 有时候甚至会带来负面作用，导致平衡效果变差。
[0017] 因此，为了改进自动平衡机的自动化程度及平衡质量，自适应解决方案还需要有 效解决非线性因素导致的补偿量不稳定问题。
【发明内容】
[0018] 本发明的实施例提供一种电机转子平衡系统和方法。可避免使用线性方法带来的 参数振荡，并能对两个平衡面的角度偏差分别进行有效修正;可提升平衡效率，降低人工调 试的劳动强度，提高机器的自动化水平。
[0019] 根据本发明的一方面，提供一种电机转子平衡系统。系统包括测试装置、切削装 置、搬运装置和控制器。测试装置包括转子驱动与定位模块，配置用于驱动转子旋转W及使 转子旋转定位到特定角度，W及转速与振动测量模块，配置用于测量转子的转速和振动;切 削装置包括转子定位与固定模块，配置用于使转子旋转定位到特定角度并紧固转子，W及 移动与切削模块，配置用于移动切削电机并切削转子特定部位;搬运装置配置用于将转子 在测试装置与切削装置之间搬运;控制器连接至测试装置和切削装置，配置用于控制测试 装置对转子转速和振动进行测量，通过不平衡影响系数矩阵计算转子不平衡量，并根据转 子不平衡量及当前不平衡偏差补偿量，控制切削装置对转子进行切削去重，W及对不平衡 偏差进行非线性自适应补偿。
[0020] 优选地，控制器还配置用于在切削装置对转子进行切削去重之后控制测试装置对 转子不平衡量进行复测，如果复测结果合格则对该转子的平衡过程结束，如果复测结果不 合格，则对不平衡偏差进行非线性自适应补偿。
[0021] 控制器对不平衡偏差进行非线性自适应补偿可W是将转子平衡面上的不平衡偏 差矢量通过自适应收敛算法进行补偿。自适应参数初始值优选地取自数值范围0.1至0.5。 收敛算法如下：
[0022] a(k+l) =a(k)-]ii(k+l)ni 化）
[0023] 0(k+l) =0(k)-]i2(k+l)n2 化）
[0024] ]ii(k+l) =Ui 化）S即（ni2(k-l)-ni2 化））
[0025] Ji2(k+1)=化化）Sgn (mS 化-1)-1122 (k))
[0026] 其中a为不平衡偏差矢量的第一分量，0为不平衡偏差矢量的第二分量，iii与化为 自适应参数，m为转子不平衡量的第一分量，m为转子不平衡量的第二分量，Sgn为符号判断 函数，当它所判定的算式为正时为+1，为负时为-1，（0)代表初值（即开始平衡第一根转子时 所设定的值），化)代表上一轮参数修正后的值(当一根转子平衡好，换上新转子时，k值在原 有基础上递增），化+1)代表本轮参数修正后的值。优选地，第一分量和第二分量分别为转子 平衡面上自定义正交轴上的分量。
[0027] 优选地，新转子的非线性自适应补偿的初始不平衡偏差补偿量取前一次完成的非 线性自适应补偿的最终不平衡偏差补偿量。
[0028] 根据本发明的另一方面，提供一种电机转子平衡方法。包括步骤:S102,测试转子 的振动;S104,根据振动数据，确定转子的初始不平衡量;S106,根据所确定的不平衡量及当 前不平衡偏差补偿量对转子进行切削去重;S108，测试转子的振动，确定转子的不平衡量； Sl 10,判断平衡结果是否合格，如果合格，则该转子平衡完成，如果不合格，则进入步骤 S112;S112,进行不平衡偏差非线性自适应补偿，确定转子的不平衡偏差补偿量，进入步骤 S106。
[0029] 优选地，步骤S112中不平衡偏差非线性自适应补偿是将转子平衡面上的不平衡偏 差矢量通过自适应收敛算法进行补偿。
[0030] 本发明实施例区别于传统不平衡参数自动修正，采用了非线性的自适应修正，提 升了参数修正效率，避免了修正量的非线性振荡。本发明实施例可W对两个平衡面的角度 偏差进行独立修正，能适应更多变的平衡工况。本发明实施例角度偏差修正与质量(密度） 偏差修正可W同时进行，提升了工作效率。
【附图说明】
[0031] 图1为传统自动平衡机的系统框图；
[0032] 图2为切削深度与实际去重量关系曲线图；
[0033] 图3为转子的两个平衡面的示意图；
[0034] 图4为本发明实施例的平衡面剖面示意图；
[0035] 图5为本发明实施例的转子平衡系统的示意图；
[0036] 图6为本发明实施例的转子平衡方法的流程图。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图对本发明实施例电机转子平衡系统和方法进行详细描述。
[0038] 自动平衡机在工作时，如果存在需要调整的不平衡偏差，该不平衡偏差将影响平 衡效果，具体表现为单次去重效率下降;本质上是依据不平衡测量值进行转子定位，并使用 刀具在平衡面进行去重时，实际去重量(切削量)与平衡面上需要去除的真实不平衡量之间 存在差异。运种差异体现在去重的质量大小及其角度方位(相较于在转子上人为规定的某 个0相位角度位置，比如可把图4中转子剖面图里的y轴定义为0度)的偏差，在此将质量大小 的偏差称为质量偏差，角度方位的偏差称为角度偏差，二者统称为不平衡偏差。
[0039] 为了解决前述技术问题，发明人对此展开了研究，早期有一种方案是进行偏差量 的自动判断及补偿，W替代人工调试的修正方式。该方案假定残余不平衡量与初始不平衡 量遵守线性运算关系，补偿量的计算依赖于一套确定性的计算公式，先测量初次去重后转 子的残余不平衡量，再将残余不平衡量与去重前初始不平衡量进行线性运算，获得偏差量， 并基于此对参数进行补偿。该方案完全依赖系统中相关变量的线性化关系，如果运种线性 化假设与实际情况存在偏差，其效果会受到影响。并且该方案仅在转子两端平衡面出现同 方向的角度偏差时，方进行角度调整，实际工作中，存在各种影响角度偏差因素，运些因素 导致的角度偏差在两个平衡面上并不一定完全相等，当两个平衡面上的角度偏差存在差异 时，运个方案的效果也会受到影响。另外，该方案在进行偏差修正时，需要将角度偏差修正 与质量(密度参数)偏差修正分开进行，即先修正角度参数，再修正质量参数，运增加了补偿 工作的时间，影响了工作效率。
[0040] 事实上，该方案仅在残余不平衡量与初始不平衡量遵守线性运算关系时，才能具 有好的效果，而实际系统中运个关系本质上是非线性的。比如，不同切削深度下，实际去重 质量与切削深度就不是严格的线性关系，表现出典型的非线性特征，如图2所示。而且系统 中导致非线性关系的因素很多，除了去重质量与切削深度的非线性关系，还包括:不平衡量 测量中的非线性、转子搬运造成的转子定位非线性、自动切削时实际切削体积与理论值的 非线性偏差等各个环节中的非线性因素。
[0041] 在运些非线性因素的影响下，简单W线性关系推算不平衡偏差，所得结果不够精 确，更严重的是，由于待修正量本身与利用线性关系替代非线性关系所导致的计算偏差是 可比的（即不能忽略非线性因素的影响），W线性关系进行参数修正，会带来修正过程中相 关参数的不稳定现象，产生补偿量的非线性振荡，具体表现为不平衡偏差补偿量在计算中 难W收敛，在较宽的范围内波动。补偿量的波动，往往在幅度上与待修正量是相当的，会对 实际补偿效果造成大的影响，有时候甚至会带来负面作用，导致平衡效果变差。
[0042] 为了有效解决运种非线性因素导致的补偿量不稳定问题，改进自动平衡机的自动 化程度及平衡质量，应对更一般化的角度偏差情况，并提升工作效率，发明人产生了本发 明，自动对不平衡偏差进行识别及修正，实现偏差参数的有效补偿。
[0043] 本发明的发明构思是:采用自动平衡机平衡批量转子，相对于传统人工平衡去重 的转子动平衡工艺，具有效率高，劳动强度低，平衡质量稳定等优点。自动平衡机工作过程 中，影响系数矩阵精度、转子材料与加工工艺稳定性、转子自动定位、搬运与切削系统的精 度等因素均会影响平衡机的平衡精度与工作效率。为了改善机器对不同类型及尺寸转子的 动平衡效率，降低人工调试的劳动强度，提高机器的自动化水平，通过一套非线性的修正方 法，借助自适应的手段，实现对平衡机不平衡偏差的自动在线修正，并有效避免了参数的非 线性振荡。
[0044] 此非线性修正方法，通过监测切削过程中转子平衡前后不平衡量的变化情况，依 靠一个非线性的参数自适应修正过程，不断对不平衡偏差的估算值进行修正，直到其收敛 于真实值的小邻域内。本发明具体实施中，可对两个平衡面分别处理，依赖相同的参数修正 算法，各自对本平衡面的补偿参数进行自适应捜索，不需要两个平衡面上角度偏差相等，并 且不需要将角度偏差修正与质量偏差修正分开进行。
[0045] 图3中示出的两个平衡面中的每个平衡面分别独立按照图6所示自动参数修正过 程进行不平衡修正，核屯、部分在于"不平衡偏差非线性自适应补偿"。"不平衡偏差非线性自 适应补偿"过程如下：
[0046] 假定实际偏差J表达如式(1)(式中，J为复变量，即图4中的偏差矢量，j为虚数符 号，Cid与尚分别为偏差量在正交的x、y轴上的分量，可参看图4中平衡面剖面图）：
[0047]
(1)
[004引不平衡偏差的估算值为;:隶达如式(2)(式中，;:为复变量，a与0分别为Qd与臥的估 算值）：
[0049]
(2)
[0050] 利用？对不平衡偏差进行修正（即进行平衡切削前要把偏差量补偿到切削量计算 值中）并用于转子新一轮平衡后，转子残余不平衡量^如式(3):
[0051 ]
(3 )
[0052]将P、a、e、g、ni、n2,初值分别记为r (〇)、a(0)、e(0)、c，（〇)、m(0)、n2(0)，第k轮参 数修正后，分别记为rw、a(k)、e化）、€(。、〇1(10、112(10;则最新的不平衡偏差估算值为 ；^(k+0,对应的残余不平衡量为m化+l)+m化+l)j。具体的自适应过程如下（S即为符号判 断函数，当它所判定的算式为正时为+1，为负时为-1):
[0053] a(k+l)=a(k)-iii(k+l)ni 化）（4)
[0054] e(k+l)=e(k)-ii2(k+l)n2 化）巧）
[0055] 化化+1)二化化）sgn(ni2 化-l)-ni2(k)) (6)
[0056] Ji2(k+l)=ii2 化）sgn(ri22 化-l)-n22(k)) (7)
[0057] 当iii与化为自适应参数，它们的初值iii(0)、ii2(0)(即开始平衡第一根转子时所设 定的值)取得足够小的时候（比如0.1~0.5)，自适应算法将能够收敛，最终残余不平衡量e 会趋于0，也即完成了对不平衡偏差的自适应修正。
[005引经过自适应捜索（即按照公式(4)-(7)进行参数迭代），获得实际偏差量的估算值
,此估算值为一复变量，其中同时包含了幅度信息Ir I与相角信息argtan(r);也 即同时获得了角度偏差与质量偏差修正量。
[0059] 下面结合图5和图6更具体的描述本发明实施例的不平衡偏差非线性自适应补偿 过程。
[0060] 通过人工或者搬运装置或者其他装置将新转子安装至测试装置。测试装置通过 旋转电机驱动转子旋转到达平衡转速，通过齿轮速度传感器测量转子的转速，通过振动传 感器测量转子的振动。测试装置将测得的数据传输至控制器。控制器根据转子的振动数据， 计算转子的初始不平衡量。
[0061] 刚性转子现场平衡的主要方法是两平面影响系数法，对于线性转子一支承系统， 特定转速下，不平衡量技引起的转子支承巧由承)处不平衡振动响应;5与不平衡量口成正 比，即：（W下带有箭头表示矢量运算）
[0062]
[0063] 比例系数g称为影响系数^
令3为轴承I处振动矢量，i为 轴承11处振动矢量，为轴承I处不平衡矢量，^为轴承11处不平衡矢量，贝U
[0064] 假设转子运行于一特定转速时，实验测得转子在两轴承处的原始振动为:?;、友；， 在平衡面I加试重[7^后，两轴承的振动变为^、4，若单独在平衡面n加试重氏^后，两轴 承的振动变为]^、京.则得
[0065] 平衡面I对两轴承振动的影响系数为
[0066]
[0067]
[0068] 的影响系数为
[0069]
[0070]
[0071] S平衡面I、n去除校正平衡量反^，使满足
[0072]
[0073]
[0074] 即可消除两轴承处的振动，对于刚性转子，整个转子的振动也便为零，达到了动平 衡的目的。而自动平衡机要完成的工作便是在特定转速下(通常接近转子真实工作转速，并 且特定转速在整个平衡过程中保持恒定），通过添加试重的办法，测得转子的影响系数矩 阵，依据动平衡原理，根据此影响系数矩阵及待平衡转子的初始振动，找到不平衡量在两个 平衡面上的大小及角度（即〔^、已^ )，使用切削工具对转子进行去重平衡。
[0075] 计算方法常规是利用不平衡影响系数矩阵，但是也可W采用其他算法。控制器根 据初始不平衡量确定切削位置和切削量，运时假定状态理想，没有偏差，即不平衡偏差量初 始估算值(即开始平衡第一根转子时所设定的值：
X值可为0,在此基础 上进行参数修正。控制器将切削指令传输至切削装置。几乎与此同时，控制器控制搬运装置 将转子从测试装置搬运至切削装置。切削装置将转子旋转定位到特定角度并牢牢压紧后， 按照切削指令通过切削工具对转子进行切削去重。切削完成后，控制器控制搬运装置将转 子从切削装置搬运回测试装置进行复测。可选地，复测装置可W不同于初测装置，那样就是 将转子从切削装置搬运到复测装置（W下依然称为测试装置）。测试装置驱动转子旋转到达 平衡转速，测量转子的转速，测量转子的振动。测试装置将测得的数据传输至控制器。控制 器判断转子的不平衡程度是否低于预设阔值，如果低于，则认为结果合格，通知人工或者搬 运装置或者其他装置将转子移出转子平衡系统，如果不合格，则对不平衡偏差进行非线性 自适应补偿。
[0076] 放上第一根转子(如果第一根转子第一次复测直接合格则往后顺推)首次进行非 线性自适应补偿时，称为第一轮非线性自适应补偿。第一轮非线性自适应补偿过程如下:控 制器根据转子的复测振动数据，计算转子的初始残余不平衡量
自适 应参数心化的初值化(0)、化(0)在0.1至0.5之间选择。对自适应参数进行第一轮修正:化（1) =Wi(O)sgn(ni2(-l )-ni2(〇)) ;]i2( 1) = Ji2(0)sgn(n22(-l )-1122(0))(计算时可令ni(-l)、ri2(- I)为0)。然后根据更新的自适应参数更新不平衡偏差量:Ct(I)=Ct(O)- yi(i)m(o);e(i)=e (0)-ii2(l)n2(0)。第一轮参数修正后的不平衡偏差量估算{J
[0077] 控制器基于不平衡偏差i
确定切削位置和切削量。对平衡 面1，^可记为^0 ,^平衡面2，；^可记为,；^6 ^残余不平衡量理论计算值即^。与；5&，实际切削量 应在计算值基础上进行修正，修正后的不平衡量为。控制器将切削指令 传输至切削装置。搬运装置将转子从测试装置搬运至切削装置。切削装置根据修正后的不 平衡量对转子进行切削去重。搬运装置将转子从切削装置搬运回测试装置进行复测。测试 装置测量转子的转速和振动。测试装置将测得的数据传输至控制器。控制器判断转子的不 平衡程度是否低于预设阔值，如果低于，则认为结果合格，将转子移出转子平衡系统，如果 不合格，则对不平衡偏差进行下一轮非线性自适应补偿。
[0078] 第二轮非线性自适应补偿过程如下：控制器根据转子的复测振动数据，计算转子 的残余不平衡i
,胃对自适应参数进行第二轮修正:叫（2 )= Jii (1) Sgn (ni2(〇)-ni2(l));ii2(2)=化（I)sgn(n22(0)-n22(l))。然后根据更新的自适应参数更新不平 衡偏差量:日（2)=日（1)-山（2)ni(l);e(2)=e(l)-ii2(2)n2(l)。第二轮参数修正后的不平衡 偏差量估算值
[0079] 依次类推，从而实现不平衡偏差非线性自适应补偿W及转子的自动化平衡。
[0080] 平衡完一根转子，换上新的待平衡转子时，此递推过程继续进行(k在原有基础上 更新），即要使用前一根转子平衡完毕后给出的不平衡偏差量作为新一轮动平衡的不平衡 偏差量。
[0081] W上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明掲露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应W所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种电机转子平衡系统，其特征在于，包括： 测试装置，包括转子驱动与定位模块，配置用于驱动转子旋转以及使转子旋转定位到 特定角度，以及转速与振动测量模块，配置用于测量转子的转速和振动； 切削装置，包括转子定位与固定模块，配置用于使转子旋转定位到特定角度并紧固转 子，以及移动与切削模块，配置用于移动切削电机并切削转子特定部位； 搬运装置，配置用于将转子在所述测试装置与所述切削装置之间搬运； 控制器，连接至所述测试装置和所述切削装置，配置用于控制所述测试装置对转子转 速和振动进行测量，通过不平衡影响系数矩阵计算转子不平衡量，并根据转子不平衡量及 当前不平衡偏差补偿量控制所述切削装置对转子进行切削去重，以及对不平衡偏差进行非 线性自适应补偿。2. 根据权利要求1所述的电机转子平衡系统，其特征在于，所述控制器还配置用于在所 述切削装置对转子进行切削去重之后控制所述测试装置对转子不平衡量进行复测，如果复 测结果合格则对该转子的平衡过程结束，如果复测结果不合格，则对不平衡偏差进行非线 性自适应补偿。3. 根据权利要求1或2所述的电机转子平衡系统，其特征在于，所述控制器对不平衡偏 差进行非线性自适应补偿是将转子平衡面上的不平衡偏差矢量通过自适应收敛算法进行 补偿。4. 根据权利要求3所述的电机转子平衡系统，其特征在于，所述控制器进行非线性自适 应补偿时的自适应参数初始值取自数值范围〇. 1至〇. 5。5. 根据权利要求3所述的电机转子平衡系统，其特征在于，所述控制器进行非线性自适 应补偿的收敛算法如下： a(k+l) = a(k)-yi(k+l)m(k) P(k+1) =0(k)-y2(k+l)n2(k) yi(k+l) =yi(k)sgn(m2(k-l)-ni2(k)) y2(k+l) =y2(k)sgn(n22(k-l)-n22(k)) 其中a为不平衡偏差矢量的第一分量，β为不平衡偏差矢量的第二分量，讲与此为自适应 参数，m为转子不平衡量的第一分量，把为转子不平衡量的第二分量，sgn为符号判断函数， 当它所判定的算式为正时为+1，为负时为-1，（0)代表初值，（k)代表上一轮参数修正后的 值，（k+1)代表本轮参数修正后的值。6. 根据权利要求5所述的电机转子平衡系统，其特征在于，第一分量和第二分量分别为 转子平衡面上自定义正交轴上的分量。7. 根据权利要求3所述的电机转子平衡系统，其特征在于，新转子的非线性自适应补偿 的初始不平衡偏差补偿量取前一次完成的非线性自适应补偿的最终不平衡偏差补偿量。8. -种电机转子平衡方法，其特征在于，包括步骤： S102,测试转子的振动； S104，根据所述振动数据，确定转子的初始不平衡量； S106，根据所确定的不平衡量及当前不平衡偏差补偿量对转子进行切削去重； S108，测试转子的振动，确定转子的不平衡量； S110,判断平衡结果是否合格，如果合格，则该转子平衡完成，如果不合格，则进入步骤 S112； S112,进行不平衡偏差非线性自适应补偿，确定转子的不平衡偏差补偿量，进入步骤 S106〇9. 根据权利要求8所述的电机转子平衡方法，其特征在于，步骤S112中不平衡偏差非线 性自适应补偿是将转子平衡面上的不平衡偏差矢量通过自适应收敛算法进行补偿。10. 根据权利要求8或9所述的电机转子平衡方法，其特征在于，步骤S112中不平衡偏差 非线性自适应补偿的自适应参数初始值取自数值范围0.1至0.5。11. 根据权利要求8或9所述的电机转子平衡方法，其特征在于，步骤S112中不平衡偏差 非线性自适应补偿的收敛算法如下： a(k+l) = a(k)-yi(k+l)m(k) P(k+1) =0(k)-y2(k+l)n2(k) yi(k+l) =yi(k)sgn(m2(k-l)-ni2(k)) y2(k+l) =y2(k)sgn(n22(k-l)-n22(k)) 其中a为不平衡偏差矢量的第一分量，β为不平衡偏差矢量的第二分量，讲与此为自适应 参数，m为转子不平衡量的第一分量，把为转子不平衡量的第二分量，sgn为符号判断函数， 当它所判定的算式为正时为+1，为负时为-1，（0)代表初值，（k)代表上一轮参数修正后的 值，（k+1)代表本轮参数修正后的值。12. 根据权利要求11所述的电机转子平衡方法，其特征在于，第一分量和第二分量分别 为转子平衡面上自定义正交轴上的分量。13. 根据权利要求8或9所述的电机转子平衡方法，其特征在于，新转子的非线性自适应 补偿的初始不平衡偏差补偿量取前一次完成的非线性自适应补偿的最终不平衡偏差补偿 量。
【文档编号】H02K15/16GK105978266SQ201610220255
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月8日
【发明人】白金刚, 何雷
【申请人】武义益圣设备有限公司