复合式电磁作动器设计及特性试验

为回收车辆悬挂振动能量,解决减振及馈能之间的矛盾,提高悬挂系统可靠性,以某型军用轮式越野车辆为基础,设计了一款旋转电机与磁流变减振器(MRD)并联的复合式电磁作动器。以齿轮齿条作为运动转换装置,利用多目标遗传算法（MOGA）对MRD进行了优化设计,并对电机、减速机进行了参数计算和选型。加工试制了原理样机,分别对该复合式电磁作动器基础阻力、主动出力特性、馈能特性及MRD示功特性进行了试验研究。结果表明：该复合式电磁作动器可实现最大主动出力1930N,悬挂相对运动速度0.52m/s条件下馈能电压可达43V,而MRD部分2A电流下最大阻尼力为1100N,可调倍数接近6,各项指标满足设计要求,适用于车辆工程领域。     

新型高效电磁作动器的研制及特性分析

研制了一种应用于发动机振动主动控制系统的新型高效电磁作动器。介绍了作动器的结构原理，对作动器的磁场进行了计算，利用Ansys软件对其弹簧刚度进行了分析。将作动器的力传递模型简化为单自由度振动系统，计算了作动器的作动力，通过Matlab仿真软件对其力传递特性进行了仿真分析。以正弦信号输入对作动器的作动特性进行了试验，结果表明，试验分析和仿真分析比较吻合，作动器作动力大，性能良好，可以很好地应用于发动机的振动主动控制。     

主动座椅悬架电磁作动器仿真研究

用ANSYS建立了电磁作动器的三维静态磁场仿真模型.仿真研究了电磁作动器的磁场分布规律,以及电磁铁铁芯直径d、铁芯长度l、电磁线圈匝数N、电磁线圈电流I、工作气隙δ等参数对衔铁所受电磁力的影响.仿真结果表明,电磁作动器磁场基本呈对称分布,磁力线集中在铁芯和衔铁中.衔铁所受电磁力随d,N,I,的增大而增大,随l,δ的增大而减小.     

一种柴油机半主动电磁作动器的设计及特性仿真

柴油机半主动隔振电磁作动器通过改变电流来改变作动器的刚度,达到柴油机减振目的。为了提高控制效果,要求作动器的位移和电磁力尽可能满足线性关系。在仿真研究电磁作动器的结构参数与位移-电磁力曲线关系,并经过实验验证后,一种具有良好线性特性的作动器结构被设计。     

一种新型电磁作动器电磁力影响参数分析

针对各参数对一种新型电磁作动器电磁力影响机理的问题,利用ANSYS软件建立了该电磁作动器的电磁力仿真计算模型,并对加工好的样机电磁力进行试验测量。结果表明,仿真计算结果能够与试验数据很好的吻合,最大相对误差仅为11.6%,从而验证了仿真模型的有效性。利用该仿真模型分析了齿高、线圈匝数、齿数、气隙、衔铁厚度和轭铁厚度等参数对电磁力的影响,揭示了其影响机理,为这种电磁作动器的进一步优化设计奠定了基础,对类似结构的电磁执行器的设计具有一定的参考价值。     

车辆主动悬架用电磁直线作动器的研究

针对车辆主动悬架的使用要求,设计出一种具有行程大、推力大及响应快速特点的新型电磁直线作动器.结合有限元仿真软件,研究作动器的结构参数如气隙厚度、次级不锈钢管厚度、次级铜层厚度、绝缘挡圈导磁和导电性能及初级线圈的绕线方式等的变化对作动器电磁力大小和响应速度的影响规律,以及电源参数如电源电压、电源频率及电源加载方式的变化对作动器电磁力大小和响应速度的影响规律,结果表明,电磁力除与绝缘挡圈的导电性能无关外,而与气隙厚度等众多结构参数密切相关,电磁力与电源电压的平方成正比例关系,且随电源频率的增大而先增大后减小,在20 Hz左右存在电磁力响应峰值.在此基础上选取合理的参数,试制一款电磁直线作动器样机,并对样机模型进行稳态电磁力和相电流的相关试验测试,通过与有限元仿真结果比较,表明仿真分析结果和试验测试数据基本吻合,验证了有关设计分析的正确性.     

机电作动器系统设计及动态特性研究

针对舰艇上现有的液压作动器系统体积较大,安装、维护比较复杂的问题,设计一套机电作动器系统,以取代液压作动器系统。首先进行机电作动器系统方案的设计,根据所需推力及寿命要求,合理设计电动缸的结构。建立机电作动器的AMESim模型,仿真分析其跟踪性能以及刚度对跟踪性能的影响,并从实验的角度分析研究它的动态特性。通过与液压作动器进行对比,发现机电作动器不但结构简单紧凑,体积小,而且动态性能明显优于液压作动器。     

机电作动器产热与传热特性实验研究

针对用于多电飞机的机电作动器,通过实验研究的方法,明确机电作动器在不同工况下的产热特性,并测定各工况温度以获得机电作动器的热量传输特性。结果表明:机电作动器的主要热源为永磁电机,"高作动速度、大出力"的工况是机电作动器面临的最恶劣工况,仅凭自然对流换热无法将热量有效散出。通过实验阐明了机电作动器在典型工况下的产热与传热规律,为机电作动器散热方法与技术的研究指明方向。     

发动机振动主动控制中电磁作动器的设计和性能研究

对电磁作动器的原理及特性作了分析．建立了电磁作动器的力学模型和数学模型,最后通过仿真方法对电磁作动器的结构参数变化,对其性能的影响作了详细的分析,为针对不同发动机选择合适的作动器提供了依据。     

车辆主动悬架用电磁作动器的驱动电路设计及实验

设计了车辆主动悬架用圆筒型电磁作动器的驱动电路,制作了驱动电路所需的死区产生单元,通过AutoBox dSPACE控制系统和智能功率模块(IPM)构建了主功率回路电路,搭建起简易的实验测试平台,对所设计的电磁作动器进行了方波力和三角波力的测试。实验测试表明,所设计的驱动电路具有可行性。     

Active elimination of oil and dry whips in a rotating machine with an electromagnetic actuator

Self-excited reverse precessional full annular rub, known as “dry whip”, is a secondary phenomenon resulting from a primary cause and may lead to a machine catastrophic failure; i.e., “coexistence of oil and dry whips” which occurs repeatedly with constant frequency and amplitude in small clearance cases. This paper presents a technique using an electromagnetic actuator, which can raise the threshold of instability of fluid-film bearings and then eliminate both oil and dry whips in the normal, operational range. The study constructs a set of experimental setup, sets up a general model of a rotor-bearing-seal system with an electromagnetic actuator to derive the corresponding governing motion equations, evaluates the supplemental stiffness supplied by the electromagnetic actuator, judges instabilities by root locus plots, and finally establishes a set of criterion for eliminating coexistence of oil and dry whips. Experimental results demonstrate that the coexistence of the oil and dry whips of the rotating machine can be removed effectively. The proposed technique can be used to diagnose rub and fluid-induced instability in this kind of rotating machine.     

A study on the design of electromagnetic valve actuator for VVT engine

Electromagnetic valve (EMV) actuation system is a new technology for improving fuel efficiency and at the same time reducing emissions in internal combustion engines. It can provide more flexibility in valve event control compared with conventional variable valve actuation devices. The electromagnetic valve actuator must be designed by taking the operating conditions and engine geometry limits of the internal combustion engine into account. To help develop a simple design method, this paper presents a procedure for determine the basic design parameters and dimensions of the actuator from the relations of the valve dynamics, electromagnetic circuit and thermal loading condition based on the lumped method. To verify the accuracy of the lumped method analysis, experimental study is also carried out on a prototype actuator. It is found that there is a relatively good agreement between the experimental data and the results of the proposed design procedure. Through the whole speed range, the actuator maintains proper performances in valve timing and event control.     

电动执行器免带载检测系统

该检测设备一改检测电动执行器必须检测精确转矩以及带载的思路,测试点转变为手轮部分的转矩。利用数控电机、接触式传感器配合单片机控制电路和计算机软件以达到检测装配情况的目的。本文将简单的论述和介绍该检测系统的开发过程、优缺点比较、工作原理、各个部分、安装连接和操作步骤等。     

非接触式电磁驱动器的驱动力解析及动力学仿真分析

电磁驱动是通过改变输入电流及各电磁铁与导磁体的气隙大小控制磁力,进而实现非接触式电磁驱动的技术.采用永磁支撑电磁驱动方式构建一种电磁驱动器,以电磁驱动力的数学模型为基础,建立非接触式电磁驱动器的动力学模型,并对电磁驱动器的响应特性进行数字仿真研究.结果表明,该电磁驱动器具有很好的动态特性.     

A mini desktop impact test system using multistage electromagnetic launch

A miniaturized Split Hopkinson Bar (SHB) system has been developed based on electromagnetic launch. The novel and simple multistage electromagnetic launch technique has been investigated for being against the drawback of traditional pneumatic loading system, such as the need for very-high air pressures, lack of test repeatability, high operation noise, large size, and large overall weight of the apparatus. The easy and practicable multistage electromagnetic launch device and its working principle are described in details. A simple launch speed calibration technique, methods of eliminating the electromagnetic signal effect and erasing magnetism in bars are also described. With the same multistage electromagnetic launch device and main components, the system could be switched between impact compression and tension modes for mini specimen testing easily. Successful validation tests on aluminum alloy for impact compression and polyimide/SiO₂ film for impact tension were carried out for verifying the feasibility and reliability of the system.     

基于MEMS工艺的高能量密度微电磁驱动器

提出了制作高能量密度电磁驱动器的工艺方法。利用微机械(MEMS)工艺在硅片上得到多匝平面线圈和磁芯的掩模图形,接着沉积种子层铜(Cu),然后对种子层进行整体Cu的电铸;当种子层生长到20 μm左右时,剥离硅片表面的镀层并用光刻胶保护磁芯位置的镀层;再用沿线电铸的方法对线圈进行电铸;最后保护制作好的线圈镀层,电铸NiFe合金材料。在10 mm×10 mm×0.38 mm的硅片上,制作出线圈匝数22×2(铜线截面积60 μm×60 μm、总长度达1 164 mm)、NiFe合金磁芯尺寸为3 mm×3 mm×0.2 mm的高能量密度微型电磁驱动器。把这种微型驱动器应用于无阀微泵做驱动实验:通入0.3 A的正弦电流时,微驱动器产生约50 mN的电磁力。实验结果表明:这种型微电磁驱动器在相同的输入功率下,比同类其他微电磁驱动器具有更高的能量密度,能产生更大的电磁驱动力。     

超磁致伸缩驱动器的输出特性研究

介绍了超磁致伸缩驱动器结构及其内部磁路的设计方法,对采用国产材料研制的驱动器位移及力的输出特性进行了测试。试验结果表明,该驱动器具有理想的动态和静态输出精度和输出范围,可以用于精密设备的低频主动隔振平台中。     

一种微位移促动器的设计和检测

设计制造了一套微位移促动器并进行了检测。比较了常用的实现高精度、大行程的微位移机构的工程方法,并结合大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)微位移调节机构的实现原理,采用步进电机驱动减速器、精密丝杆型式,及高精度的杠杆缩放结构,实现了高精度、大行程的微位移促动器。根据该传动机构的特点,对机构的误差进行了分析,通过计算机查表校正丝杆的传动误差。双频激光干涉仪的检测结果表明该微位移促动器在行程范围内灵敏度达到了201 nm±48 nm,步长为10 μm,单向精度达到了标准偏差237 nm。     

主动光学系统力促动器的设计和测试

设计了一套用于控制薄镜面主镜面形的力促动器,并进行了实验测试。分析了常用的可以实现高精度、高稳定性的力促动器结构形式;结合实际情况和目前薄镜面主动光学实验系统的要求,设计了由步进电机驱动谐波减速器、精密丝杠传动,S型Loadcell反馈输出力变化的力促动器结构。最后,通过开环和闭环实验对结构进行了测试。实验结果表明,该力促动器行程为0~10 mm,输出力为—100 ~100 N,精度优于0.05 N,满足大行程、高精度微量输出和高稳定性要求,可以应用于主动光学支撑系统,同时也适用于其他精密调整结构。     

Optimal design and development of electromagnetic linear actuator for mass flow controller

In this paper, we constructed the analytic model of control valve as a function of electric and geometric parameters, and analyzed the influence of the design parameters on the dynamic characteristics. For improving the dynamic characteristics, optimal design is conducted by applying sequential quadratic programming method to the analytic model. This optimal design aims to minimize the response time and maximize force efficiency. By this procedure, control valve can be designed to have fast response in motion.