具有位置检测功能的新型交流伺服电机研究

随着全数字式控制系统的出现,交流伺服电机凭借效率高、结构简单的优点,在国防、工农业生产和日常生活中得到广泛应用。交流伺服电机的精确定位控制离不开准确的转子位置信息检测。由于外置位置传感器的位置检测方法存在体积大、成本高、安装不便等缺点,以及无传感器检测方法存在参数不稳定、实现较为复杂等问题,提出将隧道磁阻(tunnel magnetoresistance,TMR)效应和时栅技术结合,在不破坏电机原有结构的前提下,将检测部件嵌入到电机内部实现交流伺服电机的位置检测功能。以永磁伺服电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)为例,通过进行仿真设计分析与样机实验,验证了该方法的可行性且具有1.8°的测量精度。该嵌入式位置检测方法克服了现有检测方法的缺陷,为电机位置检测提供了新的手段。

永磁伺服电机嵌入式位置检测理论及误差分析

针对现有的永磁伺服电机位置传感器存在成本高、体积大的缺点和新兴的无传感器技术计算复杂及依赖电机参数的不可靠性问题,提出了绕制时栅线圈检测电机转动位置的方法,但由于绕制时栅线圈检测的方法存在获取信号复杂、测量稳定性差以及线圈绕制不均匀增加误差的缺点,在此基础上,提出了一种基于隧道磁阻效应(TMR)和时栅技术的永磁伺服电机嵌入式位置检测新方法。在原理分析的基础上,根据行波表达式的理论推导,分析了单路和双路驻波幅值不相等所导致的误差规律,为检测结构的优化和进一步提高测量精度奠定基础。最后通过实验,验证了嵌入式位置检测理论分析的正确性以及检测方案的优越性,所提出方法的检测精度较绕制时栅线圈的检测方法提高了3倍,稳定性提高了5倍。

伺服电机位置检测技术综述

伺服电机的控制离不开精确的转子位置信息,位置检测装置及传感技术的精度将直接影响伺服系统的整体性能。首先简要概述了伺服电机的分类以及对位置检测的技术要求,然后分别介绍了在现代伺服系统中常见的外置位置传感器、无位置传感技术、准无位置传感技术以及新发展的嵌入式位置检测4种位置检测技术,并对比总结了各位置检测技术的特点及应用适用性。最后根据伺服系统智能化、集成化等发展趋势,对伺服电机位置检测技术进行总结和展望。

寄生时栅式电动机的感应信号非接触式提取方法

为了得到寄生时栅式电动机转子的位置和速度,必须将感应信号从转子提取至电动机固定部分。针对使用电刷引线提取感应信号的方式可靠性不高、输出效果差、实现难度大等缺陷,提出用一种特殊变压器来实现感应信号非接触式提取。为此建立了该变压器数学模型,从理论上论证此方法的可行性,并找出影响提取信号质量的两个关键参数为变压器的气隙和输入信号的频率。同时使用Ansoft软件对上述两个参数进行了仿真,并确定了两个关键参数的最佳值。设计出了一种变压器来实现信号非接触式提取方法。实验证明该方法很好地解决了使用电刷引线存在的问题。

mDIXON序列 3.0T MRA诊断中心静脉病变:与DSA对照研究

目的:探讨改良水脂分离技术(mDIXON)对比增强3.0T MRA在诊断血液透析患者中心静脉病变中的可行性及应用价值。方法:40例有上肢肿胀、胸壁静脉曲张、内瘘假性动脉瘤等临床症状的中心静脉病变患者在行DSA检查前采用mDIXON技术行CE-MRA检查。由2位MRI医师根据4分法,分别对图像质量进行评分;并根据4级评分标准,对中心静脉的狭窄程度进行评估。采用Kappa检验分析2位MRI医师对图像质量评分、mDIXON CE-MRA和DSA对中心静脉狭窄程度的分级及判断闭塞与非闭塞性病变的一致性。以DSA为金标准,计算mDIXON CE-MRA诊断中心静脉闭塞和非闭塞病变的敏感度、特异度、阳性预测值(PPV)和阴性预测值(NPV)。结果:两位MRI医师对中心静脉图像质量评分、mDIXON CE-MRA与DSA对中心静脉狭窄程度的分级及诊断闭塞病变和非闭塞病变的一致性均较好,Kappa值为分别0.655、0.921和1.000(P值均<0.05)。mDIXON CE-MRA评估中心静脉狭窄程度的符合率为94.74%(36/38),对狭窄程度分级高估率为5.26%(2/38)。mDIXON CE-MRA诊断中心静脉闭塞病变的敏感度、特异度、PPV和NPV均为100%;诊断非闭塞病变的敏感度、特异度、PPV和NPV分别为100%、75%、93%和100%。结论:mDIXON CE-MRA能够清晰显示中心静脉狭窄病变,具有较高的图像质量和诊断准确性,可作为一种可靠的替代检查方法及术前评估手段。

FeCuNbSiB对FeNi/PZT复合结构磁电效应的影响

构造了FeCuNbSiB/FeNi/PZT磁电复合结构并与FeNi/PZT复合结构进行了对比研究.分析了高磁导率材料FeCuNbSiB对FeNi磁场的影响机理,研究了FeCuNbSiB/FeNi/PZT三相复合结构的磁电效应.实验表明,在FeNi/PZT两相层合结构中黏接FeCuNbSiB层后:1)最优偏置磁场从200Oe降低到55Oe,最大谐振磁电电压系数从1.59V/Oe增大到2.77V/Oe;2)在低偏置磁场中,层合结构磁电电压转换系数提高了1.7—7.8倍;3)层合结构的磁电电压对静态磁场的灵敏度从19.1mV/Oe增大到158.6mV/Oe.三相复合结构磁电效应的这些变化均来自于层合结构端面磁化状态的改变———高磁导率材料相的加入使复合结构的磁化增强.

纳米发电机应用:新型高压电源技术

摩擦电纳米发电机(TENG),作为一种新兴的能量收集技术,在过去十年中取得了快速进展.除了微纳能源和自驱动传感等应用,高电压和低电流的输出特性促进TENGs作为新型高压电源开创了一系列卓有成效的应用.对于TENGs,实现数百甚至数千伏的电压输出相对容易,而电流输出可保持在几微安的量级,这为开发安全的高压应用带来了机遇,如等离子体激发、流体和颗粒操控、空气净化、杀菌消毒等.此综述介绍了TENGs产生电压的基本理论,并总结了将TENGs电压提升至数万伏的策略,还详细评述了这些高压TENGs(HV-TENGs)在物理、化学和生物领域的应用.最后,讨论了TE-TENGs将来可能面临的机遇和挑战.