一种新型大中心孔绝对式磁编码器

为测量机器人关节端角度和电机端位置,研制一种基于霍尔原理的新型绝对式磁编码器,采用大中心孔结构,具有大的中心孔、体积小、结构紧凑、分辨率高、绝对式位置测量等特点。传感器由转子和定子组成,转子的磁码盘包括主码道和游标码道,定子由霍尔敏感芯片和信号调理电路板组成;根据游标计算原理,得到了传感器绝对角度的计算方法。通过仿真软件分析了转子的磁场分布和模态;为进一步提高磁编码器的输出精度,提出一种基于遗传优化算法的误差补偿模型,搭建了传感器的标定平台,实验结果表明传感器绝对定位精度可以达到0.2°,经过模型补偿后可以达到0.036°,满足机器人关节及伺服系统设计要求。

一种多用游标千分卡尺的设计与应用

着重阐述一种全新结构的多用游标千分卡尺的设计与应用。多用游标千分卡尺是在原有的普通游标卡尺基础上,设计加装可微分机构。其游标卡尺部分扩大千分尺的量程范围,增加千分尺的使用功能;微分机构提高游标卡尺的尺寸精度。它具有使用方便、测量范围大、用途广泛、精度和测量准确度高等优点,弥补现有的游标卡尺和千分尺的不足。

游标式磁阻电动机的磁场计算

游标式磁阻电动机广泛应用于工业自动化领域。根据不同的供电电源,可作为步进电动机或低速同步电动机使用。游标式磁结构的场计算已经是一个大规模场计算问题,至今尚未找到有效的、并为电动机设计部门所接受的工程计算方法。为计算游标式双开槽磁结构的磁场,本文提出一种连续齿层场模型。采用该模型计算磁场,所需机时可大为缩短。在一台工业上大量生产的游标式磁阻电动机上的试验结果表明,用本方法得到的电动机性能与测量数据非常接近。

高精度绝对式差极角位移传感器

针对传统的大尺寸栅式角位移传感器在实现绝对定位的同时难以兼顾高精度测量的问题,在前期研究基础上设计了基于交变电场的大尺寸绝对式角位移传感器。传感器利用单列式传感结构实现高精度测量,设计内、外圈两圈结构在整周内刚好相差一对极以实现绝对定位。研制的传感器样机内径为100 mm、外径为154 mm,经实验测试并分析,其对极内呈现的二次谐波误差是由传感器不圆度所导致,四次谐波误差是因传感器结构缝宽比设计不合理而形成。为此,通过加长定尺极片、缩短动尺极片以削弱二次谐波误差,并设计缝宽比为1∶1以减小四次误差。优化后的传感器整周测量精度达到5″,对极内测量精度达到±1.5″。

结合高分辨率TDC的单光子探测系统设计

针对时间数字转换器(time-to-digital converter,TDC)的时间分辨率和测量误差相互制约,单光子探测系统工作频率低、测量死时间长等问题,设计了一款用于荧光寿命成像的高速单光子探测系统.该系统集成了一个6×6单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode,SPAD)阵列和一个两级结构的TDC.其中,SPAD之间相互并联以增大感光面积;淬灭电路自动控制两条放电支路,减小测量死时间的同时降低了后脉冲效应;TDC采用两级结构同时实现了高分辨率和大动态范围,其中第2级TDC采用三通道游标结构有效降低了测量误差;存储器将时间测量结果暂存在对应的地址中,测量结束后由串口电路按地址顺序读出到上位机中处理.该系统基于TSMC 0.18μm CMOS工艺仿真验证,芯片整体面积为2800μm×1800μm.仿真结果表明:SPAD的击穿电压约为11.3 V,雪崩电流约为10-3 A,淬灭电路的死时间约为40 ns;TDC的时间分辨率为30 ps,动态范围为241 ns;整个系统在526 MHz时钟频率下对两个荧光信号进行检测,测量误差均小于10 ps.

新型Halbach阵列永磁游标电机结构优化设计

为提高永磁游标电机(PMVM)的输出转矩,发挥Halbach永磁体阵列的聚磁优势,提出转子侧Halbach阵列永磁体游标电机。采用解析分析法和有限元法,对比分析PMVM和Halbach永磁体阵列A型结构永磁游标电机(HPMVMA),结果显示采用Halbach永磁体阵列后提高了电机的空载反电势和输出转矩,减少了永磁体用量,但也带来了电机转矩脉动的增加。因此,在HPMVMA调制齿之间加入永磁体,构成新型Halbach永磁体阵列B型结构永磁游标电机(HPMVMB),对HPMVMB进行了永磁体、调制齿、定子齿宽等结构参数的优化,经过运行性能和经济指标对比分析,结果表明,与HPMVMA相比,HPMVMB永磁体用量增加20%的情况下,永磁体利用率和电机转矩密度分别提高了40.8%和69.01%,而转矩脉动下降了11.74%。通过有限元仿真验证了电机理论的有效性,并为游标电机的设计与优化提供了一定思路。

一种新型多精度游标卡尺

介绍了一种多精度游标卡尺的设计思路及应用,说明了其作用和结构。针对不同的测量精度要求,为车间用户提供了一种更好的测量工具。

基于异丙醇填充和游标效应增敏的氢气传感器

采用高热光系数的异丙醇和平行连接结构,使基于Pt-WO_3敏感膜的法布里-珀罗氢气干涉仪灵敏度得到了大幅度提升。传感器的异丙醇腔由孔径126μm空心光纤和端面镀有银膜的单模光纤组成,结构紧凑且稳定。氢敏测试结果表明:干涉仪在0~2%(vol%)氢气浓度范围内的灵敏度为1.746 4 nm/%,响应速度快,重复使用性好。将两个具有微小腔长差的干涉仪通过2×2的耦合器平行连接,利用光学游标效应实现灵敏度放大,组合后的传感器达到了15.729 3 nm/%的高氢气灵敏度,并且两个干涉仪本身可以达到温度自补偿,大幅度降低了温度交叉敏感度。本文为制备灵敏度高、低成本、适用范围广的氢气传感器提供了一次有益的探索。

一种新型多分度值游标卡尺

介绍多分度值游标卡尺的设计思路,阐明其结构和实用,为企业用户针对不同的测量准确度要求提供了一种新的更好的可用测量工具。

一种新型多精度游标卡尺

文章介绍了多精度游标卡尺的设计思路及应用,阐明了这种新型多精度游标卡尺的作用、结构和实用的便利性,为企业车间不同测量精度要求提供了一种新的可用测量工具。

永磁游标轮毂电机设计优化

随着新能源汽车技术不断进步,人们越来越关注驱动系统开发,该系统直接关系到电机对能源利用率,影响到汽车的性能。目前驱动电机主要有交流感应电机,永磁同步电机和开关磁阻电机。而应用最广的为永磁同步电机。永磁同步电机具有结构简单、体积小、效率高等优点,但为进一步提高电机的转矩密度,越来越多学者将磁场调制技术应用于轮毂电机,因此从永磁游标轮毂电机参数设计、定子结构、转子结构等方面进行计算、优化,通过软件模拟分析变化趋势,设计合理的冷却系统,优化电机设计参数。