无源多动子永磁同步直线电机定位方法研究

为实现永磁同步直线电机系统中对多个无源动子的绝对定位,设计了基于双磁道的短磁栅、长传感器定位方案。双磁道包括增量式磁道和绝对式磁道,每个磁道中的短磁栅为永磁体阵列,长传感器内霍尔阵列由线性霍尔芯片组成,且长传感器包含多个线性霍尔阵列。其中,增量式磁道采用区间查表方式计算位移增量,绝对式磁道采用连续位移编码方式识别绝对偏移量。定子传感器数字信号输出的霍尔芯片阵列与主控MCU之间通过总线方式连接,且信号处理和传输均在MCU中进行,简化了硬件电路。结果表明,无源多动子绝对位置传感器具有不同应用场景便于移植的特点,使无源动子的定位更灵活。

动子磁极表面等离子堆焊Ni60B合金层的工艺研究

利用等离子堆焊技术,对动子磁极表面堆焊N i60B合金层开展工艺研究。研究不同堆焊电流对Ni60B合金层组织和性能的影响,以及焊后分别采用水冷、空冷和放入珍珠岩中保温冷却时,对N i60B合金层组织和性能所产生的影响。对焊后样件进行相关试验,结果表明:随着焊接电流的增大,熔深增大,熔覆金属的稀释率增大,表面硬度降低,结合强度增大;从微观金相来看,焊后水冷易导致堆焊层产生裂纹,而焊前预热和焊后缓冷则能有效防止堆焊层产生裂纹。

驱动型式对超高速磁浮动子动力学响应的影响

文章在分析直线感应电机动子和永磁同步电机动子结构和动力学特性基础上,运用多体动力学软件,建立了对应上述2种驱动型式的超高速(1 000 km/h)电磁推进装置动子动力学模型,分析了“起动-惰行-制动”状态下动子的横向、垂向、侧滚、摇头、点头运动的变化规律。分析结果表明,感应式动子所受的法向力有利于动子横向自动对中,并避免横向冲击,同时抑制动子的侧滚和摇头运动;而永磁式动子所受的电机法向力在动子偏移时仍指向偏移的一侧,使得动子贴靠导轨运行,承受横向不平顺冲击,其侧滚和摇头运动无法收敛。感应式动子由于承受导轨垂向不平顺激励,其垂向振动和冲击力较大;永磁式动子所受电机力的垂向分力能起到一定的减振作用。运行状态会显著影响2种动子的垂向响应与点头运动,2种动子的最大垂向位移、加速度和冲击力均出现在制动的时刻。

基于动子附加绕组的隐极式永磁直线同步电动机的功率角测量

针对隐极式永磁直线同步电动机凸极效应不明显(Ld≈Lq)的特点,提出了基于动子附加高频绕组的隐极式永磁直线同步电动机的功率角测量新方法。在对永磁直线同步电动机基本结构和工作原理分析基础上,推导出了该电机的功率角与动子位置角的关系方程,建立了基于动子附加高频绕组的动子位置角测量数学公式。实验表明,该方法能实现包括零速在内全速度范围内永磁直线同步电动机功率角的测量,具有结构简单、价格低廉、使用方便、响应速度快、测量精度高等优点,特别适宜于由三相交流永磁直线同步电动机驱动的长行程伺服系统或运输系统。

基于动子附加高频绕组的隐极式永磁直线同步电机动子位置测量装置

针对隐极式永磁直线同步电机凸极效应不明显的特点,提出了基于动子附加高频绕组的永磁直线同步电机的动子位置和速度测量新方法。通过对基于动子附加高频绕组的动子位置和速度测量原理的分析,建立了其数学模型,并在此基础上设计了以TMS320F2407处理器为核心的动子位置和速度的检测系统。侧重介绍了高通滤波器、带通滤波器、移相电路、加法电路和鉴相器等的设计。实验表明,该装置既能保证低速时测量的准确性,也能保证高速时测量的快速性,且具有结构简单、价格低廉、快速性好、测量精度高等优点,特别适宜于由三相交流永磁直线同步电机驱动的长行程伺服系统或运输系统。

PMLSM动子位置估算与校正策略研究

由于无传感器技术无法直接得到永磁直线同步电机(PMLSM)动子绝对位置,目前的研究中主要是通过速度积分估算动子位置。但是速度是由无传感器技术估算的,与实际速度之间仍存在微小误差,随着电机连续运动,误差量不断积累,最终可能会导致估算位置与实际位置之间的误差发散,甚至可能会使得基于无传感器控制的位置伺服系统崩溃。因此,提出一种全新的低成本、高精度位置校正策略,并进行了仿真验证,仿真结果表明该策略提高了位置估算结果的精度,并且消除了由偏差累积而导致无传感器位置伺服系统崩溃的风险。

永磁直线同步电机无位置传感器动子位置辨识

为了获取无位置传感器伺服系统中永磁直线同步电机的动子位置和速度,采用基于磁链变化的动子位置检测方法,利用两次磁链中值代替传统滤波器来快速消除反电势纯积分造成的磁链漂移现象,并采用死区补偿算法解决低速状态下重构相电压与实际相电压差值较大的问题。以空心式永磁直线电机为研究对象,分析1～5 Hz运行时的动子位置估算误差,以及电机参数对动子位置估算结果的影响。通过实验测得当运行速度为3 Hz时动子位置估算结果的均方根误差为0.024 rad,误差较小。实验结果表明,基于磁链变化的动子位置估算方法能够获得永磁直线电机在低速运行时的动子位置信息。

直线同步电机动子位置检测方法研究

准确、可靠的转子位置检测是磁场定向控制同步电机系统运行的必要条件。针对高速磁浮列车用长定子直线同步电机的特点,提出了一种基于电感式传感器和DSP的电机动子位置检测新方法。介绍了电感式传感器的硬件结构及其实现电机齿槽信号的检测原理,阐述了DSP获取动子位置的计算方法。分析了检测精度和检测误差,并提出了几点改进措施。在高速磁浮列车定位测速试验系统中的实验表明,该检测方法的检测精度达到对应长定子直线同步电机线圈周期的3o,满足高速磁悬浮列车运行控制的要求。

一种准确检测直线同步电机动子位置的方法

论述了利用长定子同步电机的齿槽检测信号与线性插值法结合来提高直线同步电机动子位置检测精度的方法。分析了这种方法的误差,给出了实现线性插值的2种算法、实现的方案、仿真与实验结果。

斜动子与塔形定子构成的单驱双动超声电机

针对两相超声电机对模态频率一致性要求高及单相超声电机难于实现双向运动等问题,提出了一种单相驱动双向运动斜动子塔形直线超声电机。动子相对于塔形定子倾斜安装,利用塔形定子的面内对称模态或面内弯曲模态为工作模态,通过切换工作模态改变定子驱动足运动轨迹相对于动子的倾斜方向,实现动子正、反向运动。在分析电机工作原理及设计原则的基础上,推导了电机运行的导轨倾角适用范围,对设计制作的原理样机进行了模态实验和机械特性测试。实验表明,在导轨倾斜角为35°,激励电压为500 V,预压为力4.5 N的条件下,面内对称振动模态工作时的最大空载速度为79 mm/s,最大输出力为0.5 N;面内弯曲模态工作时的最大空载速度为756 mm/s,最大输出力为0.8 N。

高速大载荷直线感应电机动子力学特性分析与结构设计

以高速列车碰撞试验平台为应用背景,首先开展了高速大载荷直线感应电机动子结构方案设计和受力分析;然后,采用通用有限元法分析了重要零部件的应力;最后,提出了动子结构设计的5条原则。结果表明:按这种结构方案设计的动子在该试验平台上的应用具有可行性。

基于蜂窝的高速大载荷直线感应电机动子紧急制动装置

为提高高速直线感应电机动子的应急制动保护能力,首先比较了几种被动式吸能结构的优缺点,并结合动子的具体结构和制动要求,选取蜂窝作为紧急制动装置的吸能元件;然后,在系统研究蜂窝的结构和吸能特性、主要指标的基础上,提出了蜂窝选型与紧急制动装置设计的方法;最后,进行了实例设计和验证试验。研究结果表明:蜂窝适合用于制作动子紧急制动装置,该设计方法合理可行。

新型动磁式直线振荡执行器的动子位移自传感

针对一种新型无内定子动磁式直线振荡执行器,在建立其机电系统数学模型的基础上,提出一种基于全维状态观测器的动子位移自传感算法。通过对执行器输入电压和输出电流信号的处理和计算来估算动子位移。仿真和实验结果均表明:在变压变频控制方式下,该算法能实现不同电气驱动频率下的动子位移自传感;采用该算法进行行程估算的绝对误差最大值为0.32 mm,相对误差最大值为2.6%。此算法可以满足直线压缩机和直线泵类负载的变行程控制要求。

永磁直线同步电机动子初始位置检测新方法

电机初始位置检测的精度直接决定其启动运行时的性能。本文在分析永磁直线同步电机电磁性能的基础上,得出由于该电机的d、q轴电感在某些位置处相等,故无法采样用传统的高频电压注入法来准确检测初始位置,因此本文在基于定子铁心的非线性磁化特性的基础上,提出了一种判断动子初始位置的综合方法,向电枢绕组施加空间电压矢量,利用等效电路时间常数的不同,通过比较响应电流的衰减时间,确定动子初始位置,最后运用DSP2812实时仿真系统的进行了动子任意初始角度的实验验证。实验结果表明,该方法能够快速有效的检测出PMLSM电机的初始位置。

计及动子振动的直线超声波电机驱动性能分析

文章研究了动子的振动对驻波型直线超声波电机驱动性能的影响。在传统驻波型超声波电机的驱动机理的基础上,通过在定子的不同振动阶段建立动子振动时的驱动力数学模型,研究了动子振幅对驻波型直线超声波电机驱动性能的影响。理论分析表明,动子振幅越大,电机的驱动性能下降越严重。在此基础上,文章通过采用U型结构动子,并附加阻尼的方式,有效的降低了动子振幅,提高了电机的输出。有限元分析证明了动子的减振效果,实验证明了理论的正确性和方案的可行性。

低碳环保双动子步行发电装置的研制

现今的锻炼器械往往存在庞大笨重、难于坚持以及能量浪费等不足之处。我们通过设计一种既省时省力又有效的轻便型锻炼机器来满足人们的这种锻炼需求,并将人体运动过程中多余的机械能转化为电能的装置,简便易携、低碳环保。

带动子质量补偿的高刚度直线伺服系统研究

为减少各种扰动对直线电机伺服系统的影响以获得更高伺服性能,提出一套带动子质量补偿的高刚度直线伺服系统控制方案。该方案在综合分析系统刚度主要影响因素的基础上,针对负载质量变化所引起的干扰,采用模型参考自适应算法辨识电机动子质量变动,并对其进行补偿;针对控制器增益过高引起系统稳定性下降问题,采用变增益PI控制使系统获得高刚度并保持良好稳定性。仿真结果表明系统具有良好动、静态性能,一定程度上解决了快速性和稳定性之间的矛盾。

直线伺服系统动子质量辨识及μ综合控制器设计

针对高精度、微进给、超低速永磁同步直线伺服系统(PMSLS)易受负载扰动及参数变化影响的特点,采用H∞控制器设计方法与μ综合中的D-K迭代法相结合,设计了一个μ综合控制器。该控制器对负载扰动和参数不确定性更具鲁棒性。为了补偿摩擦力的扰动,进一步增强系统的鲁棒性,采用了基于模型参考自适应在线辨识动子质量。仿真结果表明,提出的该控制器满足超低速永磁同步直线伺服系统对鲁棒性和快速性的要求,系统的稳态精度有了很大的提高。

动子与定子搅拌器流场数值模拟

使用FLUENT软件提供的滑移网格方法、层流模型和标准壁面函数方法数值模拟了装有动子与定子搅拌器的间歇式搅拌槽内部三维非定常流动,得到了搅拌器的功率、泵送流量、速度和剪切速率分布等特性。结果表明,搅拌器功率随转速增加呈线性增长的数值模拟结果与文献报道一致,模拟具有一定的准确性和可信度;槽内速度与剪切速率对称分布;动子与定子间隙内速度梯度大,形成最大剪切速率区;搅拌器功率随流体粘度增加而增加,泵送流量和最大剪切速率随流体粘度增加而减小。

永磁直线伺服系统动子初始位置检测新方法

针对基于开关霍尔初始位置检测的永磁直线伺服系统启动时初始定位误差大(±30°电角度)的问题,设计了一种降脉振高频电压信号注入和正反向电压脉冲矢量注入相结合的新方法。通过对高频电流响应信号进行解调、闭环位置解算及相位补偿,实现了动子初始位置快速高精度检测。仿真结果表明,该方法可实现动子初始位置快速检测,误差不超过±3°电角度,相比基于开关霍尔初始位置检测的方案降低了90%,极大提高了永磁直线伺服系统启动初始位置检测的精度,可进一步提高电机启动平稳性。