电驱式水平定向钻机中的多电机平衡系统的制作方法

1.本技术涉及多电机平衡的技术领域，尤其是涉及一种电驱式水平定向钻机中的多电机平衡系统。

背景技术：

2.多电机协同工作是目前常用的多电机配合系统，通常情况下为了保证多个电机的功率相同，多采用多个电机硬性啮合，机械层面控制保证其转速相同。
3.目前，随着电机种类的增加，其适用范围以及程度也越来越广泛，例如目前有利用永磁同步电机驱动水平定向钻机的技术出现，在申请号为cn111075355a的中国发明专利申请公开了电驱式的水平定向钻机，结合图1，水平定向钻机上设有轨道，在轨道上滑动设置有小车，轨道两侧设有齿条，小车的两侧设有多个电机，并且每个电机的端部均固定套设齿轮与齿条啮合，从而驱动小车移动，最终带动小车上的钻杆移动。
4.但是，不同齿轮和齿条在长期使用过程中难以避免地会出现不同程度的磨损，这也会导致不同电机工作时对应的主动齿轮与齿条的啮合不够精确，再者齿条以及齿轮的加工尺寸偏差或者安装过程的安装偏差同样会导致主动齿轮与齿条的啮合不够精确，最终导致即使电机输出功率相同，每个齿轮与齿条的啮合还是不够精确，已造成偏差的情况，导致小车的运行不够稳定，尤其是在水平定向钻机中，非开挖的钻孔会长达几千米，由于小车的一点偏差可能导致整体钻孔出现较大偏差。

技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本技术提供一种电驱式水平定向钻机中的多电机平衡系统，其具有多个电机之间协同运行智能化，能够提高小车运行过程中精确性以及稳定性的效果。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种电驱式水平定向钻机中的多电机平衡系统，包括多个电机，还包括：与电机一一电连接的多个控制器；与控制器电连接用于向控制器发送控制信号的控制终端；所述控制器与控制终端之间设有反馈模块，在运行过程中各个电机的工况信号分别发送给反馈模块，控制器将工况信号信号通过反馈模块传输给控制终端；控制终端进行数据分析，之后通过控制器对电机进行频率或者电流调整。
7.实现上述技术方案，控制器向电机传输信号使得电机运行，电机运行过程中由于各种偏差的情况，会导致各个齿轮与齿条之间的啮合难以处于精确同步位置，而电机在运行过程中实时将运行的工况参数例如转矩、速度、功率信号发送给控制终端，控制终端根据反馈信号做出响应，根据pi积分器可计算与实际所需工况参数的差别并计算校正信号，从而对每个单独的电机进行实时调整控制，例如将电机进行定转矩运行，则电机由于受到的齿轮与齿条摩擦阻力不同，则控制终端可调整电机的频率或者电流，以使得电机转矩不变。
8.作为本技术的其中一个优选方案，所述工况信号为固定转速或者固定转矩，当电机参数为固定转速时，移动车的移动速率固定；当电机参数为固定转矩时，为了保证速度固定，此时需要调整功率或者转速。
9.作为本技术的其中一个优选方案，在每个电机上均独立配置一驱动器，用于接收或者发出脉冲信号。
10.作为本技术的其中一个优选方案，所述电机分为主电机以及从电机，所述控制器分为用于控制主电机的主控制器以及一一对应从电机设置的多个从控制器，其中主电机的电机参数由主控制器发出，从电机的电机参数由主电机的驱动器的脉冲输出口分别输入到多个从电机的脉冲输入口完成控制。
11.实现上述技术方案，以主电机的参数作为标准，从电机可以实时检测出主电机的运行情况，计算出从电机与主电机之间的参数差，最终可通过反馈模块反馈给控制终端，进行实时修正，保证主电机以及从电机之间运行的平稳性。
12.作为本技术的其中一个优选方案，所述控制终端与控制器上均设有无线模块，所述控制终端与控制器无线连接。
13.实现上述技术方案，可远程实现信号的输入以及控制，保证了办公的稳定性。
14.作为本技术的其中一个优选方案，在每次正式工作之前，还包括预设工作过程，具体为：控制终端先给定每个控制器一定转速信号，使得电机带动齿轮与齿条以固定转速啮合，完整走完整个轨道；记录每个电机的工作参数以及对应的位置信息并回传给控制终端完成信息储存。
15.实现上述技术方案，在每次使用之前，可提前热机，并且得知齿轮与齿条之间的啮合工作情况，例如，在定转速情况下，不同电机带动齿轮与齿条啮合时，其转矩或者功率都会显示出不同数值，可根据这些数值大概得出该位置处的电机齿轮与齿条之间的啮合是否发生磨损等情况，便于后续调整。
16.作为本技术的其中一个优选方案，根据电机的位置参数以及转矩、转速参数，控制终端判断每个电机达到相应位置所需要做出的数据纠正，并将纠偏信号发送给对应电机，以实现提前预判并控制。
17.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.通过设置反馈模块实时反馈电机的工作参数，并反馈给控制终端以进行校正调整，从而保证在整体工作过程中的电机协同的同步性；2.将电机设为一个主电机以及多个从电机，从电机根据主电机的运行参数进行调整，其转矩与第一个电机的输出转矩一致，通过主动电机和从动电机负载之间的物理约束，使得两者的转速和转角同步，使用该方式时可以避免受到两个电机传动系统机械误差的影响；3.在工作前会有预设工作过程，每次正式持续性工作前先热机，以判断每个电机以及对应的齿轮与齿条的啮合情况，从而在后期可以根据电机的位置信息以及工作参数提前进行校正，并及时输出校正信号，进一步提升小车运行的整体稳定性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是背景技术中用于展示现有技术的俯视图；图2是整体运行的控制原理图；图3是用于表示远程控制原理的控制原理图；图4是预设工作的步骤图。
20.附图标记：11、主电机；12、从电机；21、主控制器；22、从控制器；3、控制终端；4、反馈模块；5、驱动器；6、无线模块；100、轨道；101、齿条；200、小车；201、齿轮。
具体实施方式
21.以下结合附图1-4对本技术作进一步详细说明。
22.参照图1，为本技术实施例公开的一种电驱式水平定向钻机中的多电机平衡系统，其包括轨道以及滑动在轨道上的小车，轨道长度方向的两侧设有齿条，小车两侧各设有三个电机，每个电机上均设有控制器用于处理数据以及发送信号，每个电机的输出轴均固定套设有齿轮，齿轮与齿条啮合以使得小车移动。
23.参照图2和图3，其中电机分为一个主电机11以及多个从电机12，控制器分为一个主控制器21以及从控制器，主电机11与主控制器21电连接，多个从电机12与从控制器一一对应电连接，还包括控制终端，控制器和控制终端上均设置无线模块，控制终端与多个控制器之间通过无线模块连接，以使得信号独立快速传输。
24.参照图2和图3，主电机11以及从电机12上均设有驱动器，具体为伺服驱动器，有两种工作模式，一种是控制终端统一控制主电机11以及从电机12的工作信号输入，从而使得主电机11与从电机12一起同步工作，电机将自身工况参数发送给反馈模块最终到控制终端中，控制终端再进行数据分析校正，最终进行反馈调节。当需要精准度较高的情况，主电机11的信号经过驱动器传输到从电机12的从控制器中，从而使得从电机12的转矩或者转角等信号与主电机11相同，从而使得以主电机11为标准参考，实现多个电机的实时同步连接。
25.参照图4控制终端，在每次正式工作之前，还包括预设工作过程，具体为：控制终端先给定每个控制器一定转速信号，使得电机带动齿轮与齿条以固定转速啮合，完整走完整个轨道；记录每个电机的工作参数以及对应的位置信息并回传给控制终端完成信息储存，根据电机的位置参数以及转矩、转速参数，控制终端判断每个电机达到相应位置所需要做出的数据纠正，并将纠偏信号发送给对应电机，以实现提前预判并控制。
26.本技术实施例一种电驱式水平定向钻机中的多电机平衡系统的实施原理为：控制器向电机传输信号使得电机运行，电机运行过程中由于各种偏差的情况，会导致各个齿轮与齿条之间的啮合难以处于精确同步位置，而电机在运行过程中实时将运行的工况参数例如转矩、速度、功率信号发送给控制终端，控制终端根据反馈信号做出响应，根据pi积分器可计算与实际所需工况参数的差别并计算校正信号，从而对每个单独的电机进行实时调整控制，例如将电机进行定转矩运行，则电机由于受到的齿轮与齿条摩擦阻力不同，则控制终端可调整电机的频率或者电流，以使得电机转矩不变；在工作前会有预设工作过程，每次正式持续性工作前先热机，以判断每个电机以及对应的齿轮与齿条的啮合情况，从而在后期
可以根据电机的位置信息以及工作参数提前进行校正，并及时输出校正信号，进一步提升小车运行的整体稳定性。
27.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种电驱式水平定向钻机中的多电机平衡系统，包括多个电机，其特征在于，还包括：与电机一一电连接的多个控制器；与控制器电连接用于向控制器发送控制信号的控制终端(3)；所述控制器与控制终端(3)之间设有反馈模块(4)，在运行过程中各个电机的工况信号分别发送给反馈模块(4)，控制器将工况信号信号通过反馈模块(4)传输给控制终端(3)；控制终端(3)进行数据分析，之后通过控制器对电机进行频率或者电流调整。2.根据权利要求1所述的电驱式水平定向钻机中的多电机平衡系统，其特征在于：所述电机参数为固定转速或者固定转矩，当电机参数为固定转速时，移动车的移动速率固定，此时需调整功率；当电机参数为固定转矩时，为了保证速度固定，此时需要调整功率或者转速。3.根据权利要求1所述的电驱式水平定向钻机中的多电机平衡系统，其特征在于：在每个电机上均独立配置一驱动器(5)，用于接收或者发出脉冲信号。4.根据权利要求3所述的电驱式水平定向钻机中的多电机平衡系统，其特征在于：所述电机分为主电机(11)以及从电机(12)，所述控制器分为用于控制主电机(11)的主控制器(21)以及一一对应从电机(12)设置的多个从控制器(22)，其中主电机(11)的电机参数由主控制器(21)发出，从电机(12)的电机参数由主电机(11)的驱动器(5)的脉冲输出口分别输入到多个从电机(12)的脉冲输入口完成控制。5.根据权利要求1所述的电驱式水平定向钻机中的多电机平衡系统，其特征在于：所述控制终端(3)与控制器上均设有无线模块(6)，所述控制终端(3)与控制器无线连接。6.根据权利要求1所述的电驱式水平定向钻机中的多电机平衡系统，其特征在于，在每次正式工作之前，还包括预设工作过程，具体为：控制终端(3)先给定每个控制器一定转速信号，使得电机带动齿轮(201)与齿条(101)以固定转速啮合，完整走完整个轨道(100)；记录每个电机的工作参数以及对应的位置信息并回传给控制终端(3)完成信息储存。7.根据权利要求6所述的电驱式水平定向钻机中的多电机平衡系统，其特征在于：根据电机的位置参数以及转矩、转速参数，控制终端(3)判断每个电机达到相应位置所需要做出的数据纠正，并将纠偏信号发送给对应电机，以实现提前预判并控制。

技术总结

本申请涉及一种电驱式水平定向钻机中的多电机平衡系统，包括多个电机，一一电连接电机设置的多个控制器；与控制器电连接用于向控制器发送控制信号的控制终端；控制终端同时给多个控制器同步输入小车的速度运行指令，每个控制器根据速度运行指令结合齿条与齿轮的啮合计算出所需要的电机参数，并将该电机参数分别同时发送给各个电机用于控制电机运行；控制器与控制终端之间设有反馈模块，在运行过程中各个电机的工况信号分别发送给反馈模块，控制器将工况信号信号通过反馈模块传输给控制终端；控制终端进行数据分析，之后通过控制器对电机进行频率或者电流调整。本申请具有保证电机同步运行稳定性以及提高小车运行稳定性的效果。效果。效果。