离散驱动策略对磁致伸缩惯性冲击电机步长及工作频率的影响

为提高磁致伸缩惯性冲击电机的工作频率,增大输出步长,提出了一种带有死区保护的优化驱动策略。该策略通过计算电机步进所需时间来确定两个驱动信号之间的间隔(即死区时间),实现方式类似占空比调制。并且通过分析电机运动过程及动力学模型,建立了电机的步长及收缩步进时间的数学模型。最后,针对所开发的惯性冲击电机进行了测试,并将结果与传统驱动方法进行对比。结果表明,文中所建立的模型能够较为准确地预测电机步长及步进收缩时间。采用带死区保护的优化驱动控制策略后,磁致伸缩惯性冲击电机的最高工作频率由120 Hz提高至250 Hz,且电机步长得到了增加。     

利用压电原理的直线电动机及控制

为实现微小位移要求,驱动电动机应具有高分辨率及稳定、大行程的能力,其控制应具有较高的自动化、智能化,现在广泛采用磁致伸缩及电致伸缩等方法实现以上目标.本文介绍了一种利用电致伸缩原理,用压电转换元件的变形带动传动轴完成精密直线位移的电动机.它不同于普通的电动机,它有独特的运动原理和控制思想,是一种特殊的机械结构和电气控制的完整系统,该电动机不加任何减速机构直接可以实现纳米级的连续微位移,并具有一定的带载能力.     

超磁致伸缩谐波电动机控制系统研究

介绍了一种新型电动机--超磁致伸缩谐波电动机,它是根据谐波传动和超磁致伸缩材料电磁效应原理设计的.根据所设计的由四相超磁致伸缩驱动器构成的超磁致伸缩波发生器,通过分析其工作原理,提出了相应的控制方案,并设计了可快速响应的超磁致伸缩驱动器的驱动原理图.简要叙述了使电机实现调速、换向、精确定位等各项功能的控制系统软件设计方案.     

Terfenol-D悬臂梁驱动惯性冲击电机模型及运动性能

提出了一种新式的无缆驱动磁致伸缩惯性冲击电机,该电机以Terfenol-D悬臂梁作为驱动元件,能实现较低驱动磁场下的步进动作。此外,对电机的结构和工作原理进行了分析,并根据电机结构建立了动力学模型,最后通过实验验证了所提出的模型。实验结果表明,电机的工作频率为5~45 Hz,最小步长为0.38μm,电机运动精度较高,且实现了无缆驱动。     

超磁致伸缩谐波电动机的原理与特性

传统超磁致伸缩电动机利用动子与定子间的摩擦力直接驱动，电动机的传动精度和承载能力等受材料摩擦影响较大。将谐波传动技术应用于超磁致伸缩电动机中，研制新型超磁致伸缩谐波电动机将可以有效克服这些缺陷。文章在分析超磁致伸缩电动机的基础上，探讨了新型的超磁致伸缩谐波电动机的原理与特性。     

基于惯性冲击的磁致伸缩电机及其运动性能

为提高惯性冲击电机的定位精度,提出了一种滑动式超磁致伸缩惯性冲击电机,该电机采用了一种简洁的非钳位式结构。为了对电机的位移输出进行有效预测,采用Jiles-Atherton二次畴转模型对惯性冲击电机进行了动力学建模分析,并进行了仿真计算。此外还搭建了实验系统,对电机在不同工作频率、驱动电流下的运动性能进行了实验。实验结果表明,所建模型能够准确地预测电机的步长及运动速度。所设计的电机工作频率可达到100Hz,正/反向行进速度可达1.1mm/s,分辨率(最小步长)为0.015μm。电机正反运动对称性好,且具有良好的线性度,可实现精确定位。     

压电双晶片式惯性冲击电机的驱动研究

相比其他类型的惯性冲击电机而言,压电双晶片式惯性冲击电机在体积、驱动电压和成本上有许多优势。在分析了惯性冲击电机的工作原理基础上,采用等效电路和电路分析方法论证了在较高的驱动频率下方波驱动压电双晶片式惯性冲击电机的可行性,采用模块化思路设计了与之相对应的驱动电路,驱动电路工作电压低,容易实现,制作出一种压电双晶片式惯性冲击直线电机。实验结果验证了方波驱动电路的驱动效果,表明电机运行速度随驱动电压增大而增加,电机存在最优驱动频率和最佳占空比。     

一种新型压电超声直线电机的研究

介绍一种利用层叠压电元件轴向伸缩振动的压电超声直线电机的工作原理、驱动方法,并设计、制作了电机样机,对电机进行了性能测试。该电机的振动体为棒形,移动体是与振动棒圆柱面接触的一个圆柱环。利用振动体的轴向伸缩振动即可实现移动体的前后移动,改变驱动信号的频率,可改变移动体的移动方向。这种电机结构简单、驱动电源为单相,容易实现小型化。而圆柱面接触增加了电机的推力,使该电机更易于实用化。非常适合用于物体精密定位、精细物料输送或振动切割工具。     

尺蠖型压电直线电动机制作及性能测试

为了实现机械元件的高精密驱动,设计和研究了一种应用自然界中尺蠖原理的压电驱动直线电动机,完成压电直线电动机的样机制作并对其进行了试验测试。试验结果表明,制作和测试的尺蠖型压电直线电动机工作行程20 mm,最大驱动力38 N,在驱动电压200 V时,具有最大的运动步长35.15μm,步长稳定性误差小于3%,在驱动电压为10 V时,实现最小的运动步长20 nm。电机在无负载状态,驱动频率30 Hz,驱动电压200 V时达到的最大驱动速度484.2μm/s。该电机具备良好的工作性能,在精密驱动领域具有广泛的应用前景。     

一种新型混合励磁直线电动机的设计与分析

研究一种新型混合励磁直线电动机,采用模块化结构,使用混合励磁的方式。励磁磁场由永磁体与直流励磁绕组共同产生,通过改变直流励磁电流的大小和方向来调节气隙磁场,实现对电机磁场弱磁与增磁控制。该直线电动机可作为城市轨道交通驱动电机使用,适用在长定子等场合。通过有限元分析软件,对该电动机的工作原理及电磁性能进行研究,验证了设计的合理性。     

压电叠堆泵驱动的精密步进驱动电机

提出一种新型压电直线精密步进驱动电机,其结合电流变技术替代机械阀装置,由此实现高精度和高速的性能。该步进驱动电机采用压电泵作为步进驱动动力源,以压电叠堆的伸缩和薄壁蝶形铰链微变形结构驱动泵腔容积的变化,进而控制精密液压缸完成步进运动。解决了以往压电精密步进驱动电机钳位不牢固、步进频率较低、行程小、分辨率低、速度低、驱动力不稳定等问题。研制的压电叠堆泵直线步进驱动电机能够实现高频率(100Hz),高速度(502μm/s),大行程(10mm),高分辨率(0.05μm),大驱动力(100N)等特点,提高了压电型步进驱动电机的整体驱动性能。该步进驱动电机在精密运动、微操作、光学工程和精密定位等精密工程中有广阔的应用前景。     

超磁致伸缩材料及其在电动机中的应用

超磁致伸缩材料（Giant Magnetostrictive Material简称GMM）是近年来发展起来的一种新型功能材料，在国内外得到广泛应用。将超磁致伸缩材料在电机中的应用技术已经比较成熟。简要介绍了超磁致伸缩材料以及在电机中的应用举例，还对研制一种新型电机-压电陶瓷-磁致伸缩电机进行了展望。     

交变磁化下电工钢片的矢量磁致伸缩特性

随着超大容量电机和变压器铁心尺寸的增大,电工钢片磁致伸缩效应会加剧铁心的振动和噪声。为研究交变磁化下电工钢片的磁致伸缩特性,改进了传统单片电工钢片磁致伸缩特性测量装置,提出了"三轴激光"法测量电工钢片在0°~90°不同磁化方向下的矢量磁致伸缩特性。研究了磁致伸缩主应变与磁化方向及磁化强度之间的关系。提出描述电工钢片磁致伸缩主应变与磁通密度之间关系的矢量模型,建立了插值曲面,并与有限元计算结合分析了一台永磁同步电动机定子铁心磁致伸缩现象。研究表明,磁致伸缩主应变方向偏离磁化方向,该文所提出的测量和仿真方法可以有效地研究电机铁心的矢量磁致伸缩效应。     

遗传算法在永磁直线同步电动机设计中的应用

水磁直线同步电动机是一种结构新颖，具有广阔发展前景的新型电机，但其电磁场计算比较复杂，因而电机优化设计也比较困难。文中在对电机内电磁场分析、计算的基础上，利用新兴的遗传算法并将其改进，应用到水磁直线同步电动机的优化设计中。实验结果表明，基于遗传算法的水磁直线同步电动机优化设计方法得到了令人满意的结果，为水磁直线同步电动机的分析和设计开辟了一个新的途径，对水磁直线同步电动机的研究及应用具有重要的意义。     

压阻式加速度计

直线和平面步进电动机,是一种结构新颖性能优良的电机,它能将数控电脉冲直接变换为直线位移,因而是开环数控系统中极为可贵的直线定位器。但在无阻尼时,存在着低频振荡问题,这在要求连续精密定位的驱动系统中,例如驱动绘图笔的高精度数控绘图仪中,将致误差增大,并使加减速时的跟踪性能变差,造成失步。     

磁致伸缩引起的径向磁通电机定子铁心振动精确解析模型

铁磁材料的磁致伸缩效应是引起电机振动噪声的主要原因之一。为了计算磁致伸缩引起的径向磁通电机定子铁心振动,基于压磁方程和牛顿第二定律分别建立磁致伸缩引起的电机定子铁心振动精确解析模型。利用解析模型确定了各物理量之间的关系。得出磁致伸缩引起的电机定子铁心振动与磁致伸缩系数成正比,定子铁心轭部和齿部的振动位移分别与轭部圆环半径、齿高近似呈线性关系,弹性模量对磁致伸缩引起的电机定子铁心振动影响很小。利用有限元法和实验测试验证了磁致伸缩引起的电机定子铁心振动精确解析模型的准确性。最后,利用定子铁心振动实验和有限元法对解析模型进行验证,通过解析计算值、有限元计算值与实验测试值的对比,验证了解析模型的准确性。     

非晶合金电机振动噪声影响因素的研究

磁致伸缩和叠压影响是引起非晶合金变压器振动噪声的主要原因,而在硅钢片电机的振动噪声计算中这两种因素经常被忽略。为此本文对非晶合金电机振动噪声影响因素进行了深入研究。首先,基于压磁方程建立了磁—机械耦合数学模型。以一台2.1k W非晶合金永磁电机为例,考虑磁致伸缩和叠压影响,应用二维有限元计算了该电机在不同供电条件下的磁场分布、形变和振动加速度。在此基础上分析了定子铁心周围声场分布,通过实验验证了计算方法的有效性。之后,通过电磁力、磁致伸缩和叠压三种影响因素对硅钢片电机和非晶合金电机振动噪声影响的研究发现:磁致伸缩对硅钢片电机的振动噪声影响较小;磁致伸缩和叠压影响对非晶合金电机振动噪声影响较大,在计算非晶合金电机振动噪声时磁致伸缩和叠压影响不能被忽略。     

直线超声电机驱动精密二维定位平台系统

针对当前精密作动技术领域对精密定位系统提出越来越高的要求,设计了一种由蝶形直线超声电机驱动的二维精密定位平台系统。该定位平台系统行程为50 mm?50 mm,以直线型增量光栅编码器作为位置反馈元件,通过上位机编程实现运动控制卡对精密定位平台系统进行控制。为了实现直线超声电机的驱动,设计了一种新型直线超声电机驱动器,实现驱动电压和驱动频率的独立控制。在控制过程中,通过使用复合控制技术,同时结合直线超声电机具有高分辨率步进的控制特性,最终使系统达到高精度运动的控制效果。实验结果表明,在0~50 mm行程内,实现了小于0.28?m的定位精度。     

分段式永磁直线同步电动机的磁阻力

针对驱动垂直提升系统的分段式直线同步电动机磁阻力大的问题,利用磁场能量解析分析由于齿槽存在和铁心开断引起的分段式永磁直线同步电动机的磁阻力,建立分段式永磁直线同步电动机的有限元分析模型,分析电机内磁场分布,数值法分别计算电机的齿槽引起磁阻力和由于铁心分段引起的边端磁阻力,解析分析结果与有限元分析结果相一致,在定子绕组不通电的情况下,利用压力传感器实验测试了分段式PMLSM的磁阻力,与有限元计算结果相对比证实了理论分析的正确性.     

旋转磁化下电工钢片的磁致伸缩特性

电工钢片的磁致伸缩效应会使大容量电机定子铁心发生形变加剧电机振动噪声。近年来,随着实验测试技术的不断发展,国外已开展电工钢片磁致伸缩的测量与特性研究工作,国内还处于起步阶段。为深入研究旋转磁化下电工钢片的磁致伸缩效应,开发了基于三轴应变测量的单片电工钢片旋转磁致伸缩测量系统,研究了椭圆磁化轨迹在不同轴比、倾斜角及磁通密度下电工钢片磁致伸缩主应变矢量周期变化情况,建立了可供分析电机铁心磁致伸缩效应的数据库文件,并以三维插值曲面的形式描述了旋转磁化与磁致伸缩的关系。研究了一种计算电机定子铁心磁致伸缩效应的数值分析方法,以环形铁心模型为例实验验证了计算方法的有效性。研究表明,电工钢片的旋转磁致伸缩形变大于交变磁致伸缩,且随着磁化轨迹圆形程度的增加而增大。上述实验数据及旋转磁致伸缩特性分析为减小电机铁心的振动噪声研究提供了参考。