机床进给系统用直线电动机综述

直线电动机是一种新型驱动装置,有着广泛的应用。文章简单介绍了直线电动机的基本原理和分类,分析了其优缺点,综述了国内外的发展情况,最后提出直线电动机的研究方向。     

机床进给用直接驱动直线伺服电动机

针对现代数控机床高速，高精发展趋势，分析了机床进给系统应用直线电动机的优缺点，阐述了不同结构类型直线电动机的特点及其相应的应用场合，总结了直线电动机直接驱动伺服系统的研究现状与发展趋势。     

高精数控机床永磁直线进给工作台的力学性能分析

高精数控机床永磁直线进给系统的力学特性严重影响机床性能,为研究直线进给系统的力学性能,将永磁直线同步电动机动子与工作台作为一体化结构,利用有限元法对在直线电动机法向电磁力作用下的进给工作台分别进行静力学和动力学分析,并对样机进行了振动测量。结果表明:永磁直线同步电机动子与工作台作为一体结构的变形比电机动子单一结构的变形大,固有频率也有所降低,更易产生共振。精密机床的直线进给系统作为机电一体化结构,应将电机和机械结构作为整体进行分析研究才有实际意义。     

双机传动机电耦合的动力学特性的仿真分析

以回转双机驱动的振动机为例,建立了该机的力学和数学模型,并进行了离散化,并对各种工况下的系统仿真图,依据达郎伯原理进行了动力学分析,进而得出能量的传递与系统同步状态的内在的必然联系。     

直接磁悬浮永磁直线电动机无摩擦进给的研究

提出采用直接磁悬浮永磁直线电动机来消除数控机床进给系统的摩擦阻力实现无摩擦进给,对直接磁悬浮永磁直线电动机的结构和磁悬浮原理进行了论述,建立了磁悬浮永磁直线电动机的磁场分层模型,在此基础上,从磁场能量出发通过虚位移法推导出磁场和电磁力的表达式.利用Ansoft Maxwell 2D瞬态电磁场计算软件,对直接磁悬浮永磁直线电动机的空载磁场,以及负载运行时的气隙磁密和电磁力进行仿真研究.结果表明,采用直接磁悬浮永磁直线同步电动机实现数控机床无摩擦进给是可行的.     

高档数控机床中永磁直线同步电机驱动系统关键技术分析

直线电机驱动系统具有高推力、高速、高精度、平滑进给运动等特性,在高档数控机床上的应用越来越多。极大地提高了高档数控机床进给系统的快速反应能力和运动精度。分析了永磁直线同步电机在高档数控机床应用中的一些关键技术问题。     

伺服驱动系统机电耦合动力学特性分析

为探究电磁参数和机械参数变化对伺服驱动系统动态特性的影响,基于机械动力学和电磁学相关理论,建立一种包括电机电磁刚度和电磁阻尼的四惯量机电耦合模型;采用变步长4～5阶Runge-Kutta法对模型进行数值求解,得到系统的时间历程曲线、相平面图、庞加莱映射和幅频特性曲线;分析电磁刚度、激励频率和传动综合误差等参数的变化对机...     

直接磁悬浮永磁直线电动机运行机理研究

为了消除直线电动机数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,提出了一种靠自身产生的磁悬浮力来解决数控机床进给系统的悬浮问题的新型直接磁悬浮永磁直线同步电动机。采用虚位移法建立其瞬态场中推力及磁悬浮力解析表达式,并且利用有限元软件ANSOFT对电动机进行了建模及分析,将解析计算结果与ANSOFT的计算结果进行比较,证明了采用虚位移法所建立模型的正确性,同时仿真结果也证明该直接磁悬浮永磁直线电动机自身可以产生解耦的并且可控的推力和悬浮力,实现无摩擦进给。     

磁悬浮永磁直线电动机及其控制系统研究

根据磁悬浮永磁直线电动机的特殊结构与运行机理,给出了电动机电磁推力和悬浮力的数学模型。建立了磁悬浮永磁直线电动机的有限元计算模型,对气隙磁密、电磁推力和悬浮力进行了有限元计算,并对气隙磁密作了谐波分析。设计了磁悬浮永磁直线电动机的研究样机,制作了磁悬浮子系统和进给伺服子系统,对系统进行实验研究,获得了磁悬浮子系统和进给子系统运行的实验结果。实验研究结果表明,该磁悬浮永磁直线电动机可实现直接驱动与无摩擦运行。     

高速机床的交流直线电机进给驱动系统

针对交流永磁同步直线电机进给驱动系统和交流异步直线电机进给驱动系统两种典型零传动进给系统，阐述了直线电机进给驱动系统的总体结构、运行与控制原理，给出了其控制方法和驱动控制系统的实现方案。     

一种永磁直线同步电机的有限元仿真与分析

在传统永磁直线同步电机的基础上,设计了新型永磁直线同步电机的结构,并根据电磁场的基本理论,利用Ansofi有限元分析软件进行建模,分析了电机静态时磁场和磁通密度的分布以及电机启动和稳定运行时的动态特性。研究结果为以后进一步研究此类直线电机提供了一条有效的解决问题的途径。     

自适应神经元实现的直线永磁同步电机伺服系统的预见前馈补偿

介绍了高精度微进给直线永磁同步电机伺服系统的IP位置控制，提出了对该系统的最优预见前馈补偿，以提高系统的跟踪性能。为了能适应系统参数的变化，采用自适应神经元来实现预见前馈补偿，自适应神经元的输入向量为预见步数，权值为预见前馈系数，权值具有明确的物理意义，而且权的初始值不是随机数，而是系统在额定情况下算出的预见前馈系数，从而加快了神经元的调整速度，提高了系统的跟踪能力，仿真实验结果证明了所提出方案的有效性。     

全永磁驱动带式输送机控制策略及动力学行为

针对传统异步电机驱动和液压绞车张紧带式输送机存在的传动效率低、运行维护困难、张紧响应慢等问题,设计了一种集永磁电机直驱与永磁张紧于一体的全永磁驱动带式输送机,制定了全永磁驱动系统矢量控制策略与机-电耦合动力学模型;利用Matlab/Simulink建模仿真与煤矿井下现场试验相结合的方法,研究了全永磁驱动带式输送机在空载启动、满载启动、变载运行等工况下的矢量控制策略与机-电耦合动力学行为。结果表明：全永磁驱动带式输送机在多种工况下均能实现转矩与转速的快速响应和动态调节,具有良好的动态特性;多台电机间可维持功率平衡与同步传动,具有较强的抗干扰能力;永磁张紧装置可以实现张紧力动态调节,有利于提高带式输送机驱动效率、张紧响应速度以及整机协调可控性;全永磁驱动系统可实现对带式输送机的智能驱动与动态张紧,在机-电耦合动力学行为仿真试验与现场试验中得到的电机动态特性规律基本一致,表明其可满足煤矿井下带式输送机实际工况需求,具有较高的推广应用价值。     

机床进给用永磁同步直线伺服单元的设计与实验研究

在与其他形式电机比较的基础上，研究了满足数控机床要求的永磁同步直线电机电磁结构设计和伺服控制系统的软硬件开发，解决了直线电机性能实验加载、与速度相关的参数记录等问题，对研制开发的实验样机进行了性能测试，特别给出了定位力的实验方法和测试结果，测试结果表明所开发的样机具有较好的性能。     

一种改进型ADRC实现的机床进给用永磁直线同步电动机调速系统

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)这一具有未知强非线性、变量耦合性,存在未建模动态和不确定外扰等特点的对象,提出了一种改进型一阶自抗扰控制器(ADRC)并给出其离散形式,它克服了常规自抗扰控制器非线性状态误差反馈控制律中非线性函数的不平滑性,同时利用其扩张状态观测器观测系统内部扰动和外部扰动,并进行补偿,实现了PMLSM调速系统的实时动态线性化.仿真对比分析和实验研究表明,这种改进型ARDC实现的PMLSM调速系统具有很好的动态、静态特性及鲁棒性.     

永磁直线同步电动机垂直运输系统模糊控制策略的研究

根据垂直运动永磁直线同步电动机的特点及数学模型,建立了系统的仿真模型,并初步把模糊控制策略引入到控制系统中,实现电机的速度控制.仿真实验结果表明,和PI控制比较,引入模糊控制策略的系统具有良好的控制特性,有效地提高了永磁直线电机垂直运输系统运行的稳定性、可靠性.     

永磁同步电动机直接转矩控制系统的仿真研究

分析了永磁同步电动机的数学模型,在此基础上得到了直接转矩控制系统(DTC)的仿真模型,并在Matlab/Simulink中建立模型并仿真。仿真结果表明直接转矩控制可有效减少转矩脉动,具有良好的动、静态性能。     

永磁直线同步电机的磁阻力分析及补偿

针对由边端效应与齿槽效应引起的永磁直线同步电机（PMLSM）磁阻力,提出了一种通过添加补偿块削弱磁阻力的方法。使用有限元方法对PMLSM进行二维建模,分析了动子磁阻力的变化规律,在此基础上对不同参数下补偿块磁阻力变化规律进行研究并确定了合理的结构参数,最后对添加补偿块的PMLSM磁阻力与动态性能进行分析验证。结果表明,添加补偿块后,PMLSM磁阻力得以大大降低,动态性能明显改善。     

新颖高频动圈式永磁直线电机的研究

针对常规动圈式永磁直线电机在电磁力、响应时间和响应速度等性能上的不足,从永磁体结构入手,对比单个永磁体不同的磁化技术和多个永磁体不同的阵列结构,提出了一种新颖八片瓦型有气隙Halbach磁化阵列动圈式永磁直线电机。对其静态磁场和瞬态磁场的分析以及实验结果表明,线圈与永磁体间的作用力能提高40%以上,仿真频宽接近350 Hz/-3 dB,响应时间为0.004 s。而实验频宽达到300 Hz/-3 dB,与仿真结果基本吻合,表明所设计的动圈式永磁直线电机具有高频和快速响应特性,能很好地满足高速电液比例控制系统的要求。