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摘要：现阶段我国精密仪器制造行业使用比较多的设备是永磁直线同步电机，它具有技术性强、操作性好、使用时间长、精密度高等众多优点，并因为这些优点受到国内外技术研发机构的重视。在新的技术的支持下，科研人员把无传感器技术应用于永磁直线同步电机的系统结构内，这使得永磁直线同步电机的多种功能、效率都更上一层，也因此开始逐渐应用于高速运输系统和数控机床设备。基于此，本文把永磁直线同步电机作为研究对象，展开探讨了永磁直线同步电机的结构、模型、机理等内容，同时也研究讨论了永磁直线同步电机的无传感器技术。
关键词：无传感器技术；永磁直线同步电机；操控
前言
在电机技术革新以前，我国的各种的永磁同步电机的控制系统主要是应用有传感器技术的，有传感器控制的永磁直线同步电机系统的操作和使用较为不便，工作的效率、速率、精密度以及性能持久性都明显低于无传感器控制的永磁直线同步电机系统，但是无传感器控制的永磁直线同步电机也有安装的成本高和维修复杂等缺点，而这也是我们应该加以研究和不断完善的地方。
1.有关永磁直线同步电机的基础知识的介绍
1.1有关永磁直线同步电机的工作机理的介绍
永磁同步电机有直线型和旋转型两种，两者的工作机理有共通之处，但在结构上有明显的区别，其中前者可以看作是后者先从半径方向切割开，然后再把切割后的两端拉平后的状态。由电能到动能、热能的转化是永磁直线同步电机最基本的工作机理，而这种能量的转化是由永磁直线同步电机的电磁效应发挥作用来最终实现的。永磁直线同步电机在工作时，会向电机的初极端通入三相对称电流，通过电磁作用力，促使电机内部形成的行波磁场发生运动，此时，电极的初极端会产生与行波磁场方向相对的运动，永磁直线同步电机就是在这样的状态下运转的。关于永磁直线同步电机的工作机理的图解如下：
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图1-1 永磁直线同步电机的工作机理
1.2有关永磁直线同步电机的数学模型的介绍
理想状态下永磁直线同步电机运转时电压的数学公式为：
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式中
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为电感，
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为电阻的阻值，
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动子永磁体磁链的数学数值，
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为永磁直线同步电机的角速度，
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为三相电压的值，
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为微算分子值，其中
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。
理想状态下永磁直线同步电机运转时推力的数学公式为：
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理想状态下永磁直线同步电机运转时运动方程的数学公式为：
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式中，
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代表粘滞摩擦系数的数值，
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代表动子质量的数值，
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代表永磁直线同步电机运转负载的阻力。通过数学方程的列举与计算能够更加科学、精确的展现永磁直线同步电机工作运转时的理想状态。
1.3有关永磁直线同步电机的研究现状的介绍
永磁直线同步电机因其高效率、强大的推力、同时不具有电励干扰等众多优点越来越受到国际企业生产的重视。但是无论是永磁直线同步电机的技术水平，还是永磁直线同步电机的应用范围，国外都比国内做得更好，这一点从我国第十二届的机床展览会上面向大众展示的机床的技术水平上就可以看出，尤其是对比一些发达国家，我国把应用永磁直线同步电机的于数控机床上普遍存在技术水平落后的问题，但这也和我国的企业大部分重视经济收益多于技术研发有关。由此可见，在永磁直线同步电机技术含量的提高一事上，我国还需努力，也需要更多的技术研发型人才投入到此事业当中去。相对于国外十分重视永磁直线同步电机机械水平方面的研究，我国还十分重视永磁直线同步电机在节能环保方向上的研究，而这是我国在永磁直线同步电机的研究上尤其值得肯定的一点。
2.有关永磁直线同步电机的无传感器技术的介绍
2.1有关永磁直线同步电机的无传感器技术未来发展的介绍
永磁直线同步电机在永磁材料的使用性能的要求上比较严格，在传感器的安装上也存在技术上的难题，所以永磁直线同步电机的未来发展应该是以更加优质的材料性能和更加先进的无传感器技术水平为目标的。无传感器技术通过输出电压电流的信号，再依据各种速度位置测算技术计算转子的运动状态，最后实现对于永磁直线同步电机的封闭式控制，此类技术多在环境比较复杂的工业制造工厂内投入使用。无传感器技术除了可以在永磁直线同步电机系统中投入使用之外，还可以在很多其他的电力驱动系统中使用，以促进电力驱动系统更好的工作，这是我们在无传感器技术的未来发展中应该关注的一点。
2.2有关永磁直线同步电机的无传感器技术研究现状的介绍
在无传感器技术被研发出来的几年的时间之后，它才逐渐被应用于永磁直线同步电机系统当中，这一技术的研发和应用给全球的工业生产都带来了非常巨大的改观，近几年，永磁直线同步电机的无传感器技术更是不断发展，到目前为止关于永磁直线同步电机的无传感器技术速度位置测算技术的研究成果主要有低速运转情况下的测算技术和中高速运转情况下的测算技术。
其中低速情况下常用的测算技术有依靠系统识别的测算技术和依靠高频信号输入的测算技术两种；高速情况下，永磁直线同步电机的无传感器技术速度位置测算技术有依靠智能网络的测算技术、反电势积分测算技术，此技术主要是依靠磁极和磁链间的运转关系进行测算的、和依靠滑模观测器观察电流数值并构造数学模型进行测算的测算技术，此测算技术的精密度较其他测算方法更高。
2.3有关永磁直线同步电机的无传感器控制实际应用的介绍
永磁直线同步电机的无传感器控制在实际应用中主要有三种模式。首先是通过自适应系统调节模型的控制模式，把永磁直线同步电机系统运转的数学方程看作模型，其中变量全部已知的用于参照，变量并非全部已知的可供调节，电机运转后，用于参照和可供调节的模型也开始工作，这时自适应系统对两个模型进行追踪和计算，通过这种方式可以使永磁直线同步电机的无传感器控制系统的应用更加稳定。
其次是借助展卡尔曼滤波器实现运算的控制模式，这种控制模式主要是通过卡尔曼滤波器对永磁直线同步电机转速的计算来实现的，这些计算需要依附于大量的数据作为参照，而且计算过程比较复杂，但由此实现的无传感器控制系统的应用使得永磁直线同步电机的运转更加精准和高效。
最后是通过滑模变结构实现系统调节的控制模式，此控制模式需要对于系统内部的电磁场结构和运动状态有一个良好且不间断的观察与记录，而且需要观察与记录的结构以及运动状态是不断地发生着变化的，但是此控制模式也有操作简便、反应迅速等好处。
3.结语
在本文的介绍中，我们可以了解到一些有关永磁直线同步电机的无传感器技术的国内外研究现状和发展方向，为了使得永磁直线同步电机的无传感器操作性能更好，同时也能更加全面广泛的应用于工业制造行业的生产之中，我国应该始终关心国内永磁直线同步电机的无传感器技术的研究事业，并且也应该更加关注国外的技术研究进展，学习国外技术的先进之处，对国内的无传感器控制的永磁直线同步电机系统做出有针对性的改善，这样我们才能在科技飞速进步的时代中走得更远。
参考文献：
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