驻波型直线超声波电机接触特性有限元建模与分析

超声波电机接触摩擦是影响电机性能的关键环节,建立超声波电机的接触模型对电机性能优化具有重要作用。现有对驻波型超声波电机接触问题的研究,大多采用解析法,需要采用较多的简化假设,难以准确反映电机实际结构及真实接触情况。针对这一问题,采用有限元法,对驻波型直线超声波电机接触特性进行建模和分析。首先,考虑定子复合结构,建立定子三维有限元模型,分析定子在外加电压作用下的振动响应,得到定子振动位移表达式。在此基础上,考虑定子与动子的结构和接触特点,建立定、动子接触三维有限元模型。基于所建立的模型,分析了定、动子的接触状态、接触压力分布,并研究了驱动电压大小和预压力变化对接触特性和电机性能的影响。最后,搭建试验测试平台,测量了电机的输出特性,并与理论计算值进行对比,对比结果验证了所建立的定、动子三维有限元接触模型。

多足式微型直线超声电机定子的设计与仿真

针对小空间、低电压、大驱动力的应用需求,提出了一种基于单弯曲振动模态的多足直线式微型超声电机。根据超声电机的驱动原理对定子结构进行设计,利用有限元软件ANSYS Workbench建立定子的动力学仿真模型,对定子进行结构优化及动力学分析,确定定子最终尺寸为8 mm×1 mm×0.6 mm,定子实测B3,B4模态谐振频率与仿真相比误差分别为6.99%和5.46%。最后,建立电机定、动子之间的非线性仿真接触模型,验证了超声电机双向驱动的可行性。搭建微型直线超声电机驱动性能测试装置。实测结果表明:当驱动电压为60 Vpp时,最大空载速度为53.3 mm/s、最大负载为43.3 mN,推重比达280。该微型超声电机原理可行、结构简单紧凑,具有良好的输出性能,在光学系统、精密定位系统和移动终端等精密驱动领域有着广阔的应用前景。

高性能双轴振镜控制系统设计

针对高速高精度的激光微加工应用,提出一种基于并行处理架构的全数字控制双轴振镜驱动系统设计方案,在高频数字控制下实现了双轴振镜的高动态实时控制。通过建立振镜系统数学模型,以串级闭环控制为基础,采用模型跟踪控制策略提升了位置跟踪性能。实验结果表明所设计的双轴振镜控制系统能够有效提升动态响应速度、降低跟踪误差,满足期望工作性能指标.

宇航用步进电机驱动线路发展及展望

步进电机在各类空间指向和执行机构中获得广泛应用。介绍了步进电机基本原理和典型驱动控制电路,对空间步进电机驱动控制用电子元器件的发展、驱动线路的迭代和元器件国产化特征进行了介绍和总结。对步进电机驱动线路的发展进行了展望,为宇航步进电机驱动线路设计提供参考。

高导热储热材料对高功率密度永磁电机温升的影响

如何降低电机温升是电机设计中一个至关重要的问题.将绝缘漆与高导热材料、储热材料、固化材料通过一定工艺制备成高导热储热材料,填充在样机绕组端部与外壳的间隙处,并对其进行了温度场分析与温升实验.结果表明:利用储热材料吸收热量的特性与高导热材料的高导热率可有效降低电机温升10.2℃,电机功率提高了9.8%,高导热储热材料能有效提高电机的性能.

基于FPCB绕组的导管泵用电动机设计及损耗分析

基于无槽无刷直流电动机具有体积小、功率密度高、无齿槽转矩的特点,采用柔性印刷电路板(FPCB)技术设计了一种导管泵用无槽无刷微型直流电动机,提出了基于3D多物理场耦合模型分析方法,对导管泵用无槽无刷微型直流电动机进行了损耗分析和优化设计.结果表明:导管泵用无槽无刷微型直流电动机的铜损占整个电动机损耗的88%左右,是导致电动机发热的主要原因;在温度场仿真中,温度变化会改变电动机损耗,影响电动机输出转矩;在流场仿真模型中,电动机温度会使人体血液温度升高,影响血液相容性;流动的血液会带走部分热量,降低电动机温度;绕组优化后的导管泵用电动机输出转矩得到提高,损耗得以降低.

光电吊舱永磁力矩电机控制系统设计与研制

针对目前光电吊舱控制系统中存在目标跟踪滞后以及稳定性差的问题,提出了一种基于位置前馈的三闭环力矩电机控制方法。根据某光电吊舱的控制性能参数与指标,设计了以STM32为控制核心的电机驱动控制器,给出了运行过程中电流、速度、位移响应曲线,并与传统控制系统下的波形进行了分析对比。考虑工作在恶劣环境下位置传感器遭受损坏,提出了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的无感控制算法。结果表明:该控制策略提高了电机运行过程中目标跟踪性能,有效抑制了电机转矩脉动。所设计的控制器设计可靠、性能稳定。

基于细菌觅食算法的嵌入式机械臂角度控制器设计

进行机械臂角度控制器设计过程中,为提高机器人机械臂灵活性,降低关节角度控制误差,设计一种细菌觅食算法的嵌入式机械臂角度控制器;首先,构建机械臂动力学模型以获取机械臂的柔性特征及其关节位置,根据获取的信息确定角度控制器的硬件逻辑结构和算法;然后,使用ARM微处理器嵌入式操作系统,设计包含移动控制终端和机械臂控制端的控制器硬件结构;最后,采用细菌觅食算法优化控制器参数,并实现代码完成机器人机械臂角度的精准跟踪控制;实验结果表明:所提方法的位姿跟踪精度高达99%、物体偏移距离在0~0.2 mm之间,控制运行时间在0.33~0.78 s之间,表明所提方法的角度控制误差小、稳定性强,能够保证机械臂关节角度无超调,具有极高的机器工程应用价值。

有限转角力矩电机电磁转矩与霍尔感应磁场研究

永磁式齿槽式集中绕组形式有限转角力矩电机一般具有较小的气隙,进而可以增加电机的气隙磁密幅值,提高力矩输出能力。根据这一优势,通过理论设计和有限元仿真软件设计出一种符合基本性能要求的旋转式直驱阀有限转角力矩电机,并研究了充磁方向、斜槽对齿槽转矩和输出转矩的影响,从而达到抑制转矩波动、改善转矩波形的目的。根据线性霍尔具有体积小、反馈信号线性度好等优点,选用线性霍尔接收信号,并研究霍尔位置和偏心距对霍尔波形畸变率的影响。研究表明,对霍尔波形进行优化后成功将谐波畸变率从最初的4.9%降低到0.1%以下,这在工程研究领域具有重要参考意义。

磁阻式旋转变压器解码系统设计

在高性能电机的闭环控制系统中,旋转变压器(简称旋变)常用于测量电机转子的位置与速度信息,设计了一种以专用旋变数字转换芯片为核心的磁阻式旋变解码系统,用于将旋变输出的正余弦信号解码为转子的位置信息。解码系统包括主芯片模块、旋变输入信号调理模块、励磁缓冲电路模块和电源模块等,将各功能模块集成在一块印刷电路板(PCB)上,并通过实验验证了设计方案的有效性。实验结果表明:设计的磁阻式旋变解码系统运行稳定,能实时准确地输出电机转子的位置与速度信息。

基于主动式阻尼的混合式步进电机转速振荡抑制控制

混合式步进电机因其特殊的机械结构导致自身阻尼极小,在实际运行过程中会发生振荡过大,甚至失步的问题。为提高混合式步进电机的控制品质,提出一种基于主动式阻尼的步进电机转速振荡抑制方法。首先,将电机模型转化至同步旋转dq坐标系,将电流i_d控制恒为额定电流,利用位置误差和速度误差调节电流i_q生成瞬时转矩,抑制电机运行时存在的振荡现象。其次,为实现电机闭环反馈控制,提出一种将同步频率提取滤波器(SFF)与三阶锁相环(PLL~3rd)相结合的无传感器控制方法。SFF可以滤除反电动势信号中的高次谐波,PLL~3rd能消除转速变化过程中的稳态误差。实验证明,该方法有效抑制了步进电机运行过程中的振荡现象,提升了电机的运行品质。

基于新型稀土永磁材料的电机性能提升研究

稀土永磁材料作为一种重要先进功能材料,具有优异磁性能和广泛应用前景。在电机领域,应用稀土永磁材料不仅可以提高电机效率和性能,还能减小电机体积和重量,降低能源消耗。鉴于此,本文针对新型稀土永磁材料电机性能提升进行深入研究,系统分析稀土永磁材料磁性能对电机性能影响,系统为稀土永磁材料在电机领域应用给予全新思路。

基于改进自适应遗传算法的小径短绳自动打捆机步进电机PID控制

为提高小径短绳自动打捆机步进电机的控制精度,在分析经典遗传算法和经典自适应遗传算法的基础上,引入进化代数和个体适应值排名来指导自适应交叉率和自适应变异率,设计了一个基于改进自适应遗传算法的PID控制器,以削弱进化过程中优良参数的退化现象。MATLAB仿真结果表明,改进的自适应遗传PID提高了收敛精度,并具有更快的收敛速度。针对步进电机的实际测试结果表明,与经典遗传算法相比,改进的自适应遗传PID调整时间更短、超调量更低。

Recent Developments in Metallic Degradable Micromotors for Biomedical and Environmental Remediation Applications

Synthetic micromotor has gained substantial attention in biomedicine and environmental remediation.Metal-based degradable micromotor composed of magnesium(Mg),zinc(Zn),and iron(Fe)have promise due to their nontoxic fuel-free propulsion,favorable biocompatibility,and safe excretion of degradation products Recent advances in degradable metallic micromotor have shown their fast movement in complex biological media,efficient cargo delivery and favorable biocompatibility.A noteworthy number of degradable metal-based micromotors employ bubble propulsion,utilizing water as fuel to generate hydrogen bubbles.This novel feature has projected degradable metallic micromotors for active in vivo drug delivery applications.In addition,understanding the degradation mechanism of these micromotors is also a key parameter for their design and performance.Its propulsion efficiency and life span govern the overall performance of a degradable metallic micromotor.Here we review the design and recent advancements of metallic degradable micromotors.Furthermore,we describe the controlled degradation,efficient in vivo drug delivery,and built-in acid neutralization capabilities of degradable micromotors with versatile biomedical applications.Moreover,we discuss micromotors’efficacy in detecting and destroying environmental pollutants.Finally,we address the limitations and future research directions of degradable metallic micromotors.

用于输电线路微风振动监测的自供电风速传感装置

高压架空输电线路地处旷野,常年受到环境风的影响,微风振动是导致输电线路损伤的主要原因。基于摩擦-电磁混合发电机的自供电系统提供了一种远距离在线监测环境风速的方法。设计了一种基于摩擦-电磁混合发电机的风速监测装置。配合自行设计的单片机程序,利用风速监测装置对输电线路微风振动的累积持续时间进行了记录和分析。结果表明该装置的峰值功率是54.3 mW,可以通过电源管理电路长时间为中央处理单元、信号处理模块和无线传输模块供电。此外,风速监测装置在3~15 m/s风速范围内可达到的电压频率为7~70 Hz,拟合优度R^(2)=0.996。该工作为利用摩擦纳米发电机技术进行输电线路风振监测提供了一种新的策略,有望长时间在电网中得到应用。

微纳米马达聚集的驱动方式以及应用研究现状

简单阐述了微纳米马达及相关领域的发展历程,详细介绍了在微纳米马达驱动技术的基础上调控微纳米马达发生聚集,重点阐述了通过化学驱动和物理驱动等一系列驱动方式使微纳米马达之间相互发生作用、产生运动并在可控的情况下表现出的聚集行为。从聚集现象能有效提升微纳米马达执行任务的效率、增强完成复杂任务能力的角度出发,归纳了通过化学能、声能、磁能、电能、光能来驱动微纳米马达进而实现聚集的研究成果,总结了近年来微纳米马达在聚集领域的研究进展,以及在生物医学中对相关疾病治疗的成功应用。最后,对微纳米马达聚集现象的未来发展方向与面临的挑战进行了展望。

专利快讯

专利名称:一种电机转子结构及其装配方法专利申请号:2023114062892公开号:CN117691780A申请日:2023-10-27公开日:2024-03-12申请人:智新科技股份有限公司本发明公开了一种电机转子结构及其装配方法,该电机转子结构包括转子轴,以及设于所述转子轴上的铁心、钢圈和平键;所述铁心的轴向一端通过轴肩限位,另一端通过所述钢圈限位;所述铁心包括若干个按顺序叠压在所述转子轴上的铁心段,各个所述铁心段与所述转子轴之间均通过所述平键连接,相邻的两个所述铁心段正对的端面粘接固定。通过在转子铁心段之间涂胶,提高铁心整体刚度,使转子在电机切向电磁力激励下的扭转模态不易被激励起来或激励起来的峰值较小,提高电机NVH性能。另外,铁心段之间的胶层具有抗扭阻尼效应,能够消耗一些扭转振动能量,进一步的减少转子整体的激励振动幅值,提高NVH性能。

基于ESMO-DPLL的混合式步进电机主动式阻尼控制

针对混合式步进电机阻尼系数较小引起的振荡以及失步问题,提出一种主动式阻尼闭环控制方法提高步进电机的控制品质。首先,该方法基于同步旋转dq坐标系下的电机模型,将电流id控制恒为额定电流,利用转速误差调节电流iq生成瞬时转矩,改善电机运行时存在的振荡现象。其次,为实现转速闭环,提出一种扩展滑模反电动势观测器(ESMO)与双锁相环(DPLL)相结合的无传感器控制方法,ESMO改善了传统滑模观测器的抖振问题,DPLL能消除加减速过程中的稳态误差。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。

伺服系统状态反馈切换控制策略研究

针对伺服系统参数的不确定性问题,提出一种以速度为切换信号的切换控制策略。利用伺服电机离线数据得到非线性Bode图,根据频域特性变化区间划分系统速度区域;以速度指标作为切换条件,在模拟退火算法中引入平坦性计算,对各子系统进行参数辨识,构建伺服系统的切换模型,并解决了切换系统出现的抖振问题;最后,在给定切换条件下,设计切换模型各子系统控制器,形成基于状态观测器的反馈控制策略,保证闭环切换系统的渐近稳定性。结果表明:所提控制策略优化了系统的响应曲线,其跟踪精度提升了约4%。

小功率电动机产品常见不合格项目及分析

通过对日常小功率电动机产品在日常检测时发现的标志与说明、基座与外壳、内部布线、电气绝缘支持、爬电距离和电气间隙、接地和元件等方面的相关问题进行分析汇总,从实际案例出发,结合标准针对常见的不符合项目进行分析,并提出标志、结构方面的改进建议,为引导产品质量的技术升级提供技术支撑。