新型啮合式电动机全数字化控制系统设计

以一种新型啮合式电动机为研究对象,设计了一种结构简单、性能可靠的全数字化电机控制系统。系统采用TMS320F240为主控单元,详细介绍了系统的结构组成和工作原理,包括啮合式电机驱动电路,电流、电压检测电路,位置/速度检测电路。该系统可以实现电机位置、速度的开环或闭环控制。以速度闭环控制为例,介绍了系统控制算法的设计。最后用试验结果检验了控制系统的闭环调速性能。

基于遗传算法的啮合式电动机结构参数优化

为了优化啮合式电动机结构参数,对其结构进行了研究,用磁路法建立了参数化模型;以此为基础,以输出扭矩最大为优化目标,以体积/扭矩比小于设定值为主要约束条件,用遗传算法对电动机主要结构参数进行了优化设计。结果表明,优化后电动机输出扭矩提高了2.2倍,体积略有减小,体积/扭矩比降为原来的26%左右。通过样机测试对优化结果进行了验证。

新型啮合式电动机全数字化控制系统的设计

以一种新型啮合式电动机为研究对象,设计了一种结构简单、性能可靠的全数字化电机控制系统。系统采用TMS320LF240为主控单元。详细介绍了系统的结构组成和工作原理,包括啮合式电机驱动电路,电流、电压检测电路,位置/速度检测电路。该系统可以实现电机位置、速度的开环或闭环控制。以速度闭环控制为例,介绍了系统控制算法的设计。最后用试验结果检验了控制系统的闭环调速性能。

新型啮合式电动机的快速非线性模型

为了分析新型啮合式电动机的性能,根据磁化曲线构造近似模型对电机进行分析,提出了一种啮合电机的快速非线性模型。把电流和转子位置角对电机性能的影响分开讨论,构建了以电流和转子位置角为变量的磁链连续函数,避免了以往分段模型的不连贯所带来的计算困难。通过构造磁链解析式,并对其进行积分、微分操作,最终得到电流、转矩的解析解。此模型具有连续可导可积分的特性,具有很好的计算速度和精度。仿真结果表明此模型可以实现对啮合电机性能的准确快速分析。

啮合式电动机调速系统设计

针对新型啮合式电动机的特点,以TMS320F2407为控制器设计了一种高效可靠的调速系统。文章介绍了系统的整体结构和工作方式,该系统主要由DSP控制器及外围电路、功率变换电路、电流电压检测电路、过压过流保护电路及位置速度检测电路等模块组成。

啮合式电动机经济型反馈控制系统研究

啮合式电动机是一种新型直驱电机,它的定转子既具备电磁驱动能力,又是相啮合的行星齿轮减速器,能输出低速大扭矩动力。针对该电机的驱动模式,设计了6相啮合式电动机的经济型反馈控制系统。研究了电机的转子位置检测方法,用3个光耦实现了6相电机的转子位置检测;提出了软件角度细分法,省去了成本较高的光电编码器;用8位单片机实现了固定开关角和变开关角控制。测试结果证明该系统显著提高了电机的运行速度和效率。

柔性平动式啮合电动机结构原理及静态转矩

设计了一种新型的集成柔性机构的平动式啮合电动机。该电动机通过4组山字和一字形铁心组成的定转子间磁阻的变化,将电能转化为机械能。在柔性机构的支撑和约束下,转子绕定子轴线做圆周平动,进而直接带动摆线机构通过柔性轴输出低速大扭矩,定子则相对机架浮动,以消除转子平动引发的偏心振动。采用解析方法求得样机电磁转矩,并结合柔性机构的静特性分析获得了样机的静态转矩。通过样机实验验证了解析方法的合理性,同时也证明了该电动机结构新颖合理,具有可带载启动和启动快速的特点。

基于等效磁路法的平动式啮合电动机静态转矩求解

阐述了平动式啮合电动机的结构和工作原理并采用等效磁路法建立了平动式啮合电动机的准线性分析模型。通过分析电机二维磁场分布和考虑电机特殊的电磁结构,提出了用三种磁通管单元来近似磁场分布,并借用磁力线和等磁位线互换的方法,将磁力线分布不均匀的磁通管引入到分析模型中,有效的处理了平动式啮合电动机中的磁场分布不均匀和磁路局部饱和,使分析模型得到简化并兼顾了求解精度。其静态转矩计算结果与有限元结果相吻合,验证了分析模型的合理性和准确性,表明该模型可以作为平动式啮合电动机结构优化设计的有效分析手段。

平动式啮合电动机优化设计方法

针对平动式啮合电动机在结构设计上缺乏理论指导,物理样机性能低下的问题,利用等效磁路法和能量关系,提出了基于电动机效率与磁极结构参数的优化设计方法。在给定磁极几何参数、功率与转速条件情况下进行了算例优化计算分析,并将优化计算结果应用在新型平动式啮合电动机结构参数设计与制作中。物理样机试验结果表明:忽略机械传动机构损耗后测得的样机最大效率与理论设计结果较为接近,且经过参数优化的平动式啮合电动机与未经优化设计的平动电动机相比,在效率、转矩及转矩重量比上有较大提升,尤其在功率密度上增加了15～20倍,试验结果表明了该优化设计算法的有效性。

平动式啮合电动机的位置反馈控制系统

针对平动式啮合电机的特殊磁极结构与控制方式,提出了一种闭环控制系统。设计了由FPGA控制器与驱动电路组成的驱动控制器,开发了平动转子位置反馈装置及电流检测电路。根据平动式啮合电动机的转矩形成原理,提出了基于转子位置检测的控制方法与算法程序,并进行了样机实验。实验结果表明了该控制系统能够有效降低平动式啮合电机的转速波动与转矩脉动,并克服了电机运动过程的失步现象。

啮合式磁阻电动机结构参数的优化设计

研究啮合式磁阻电动机(Geared reluctance motor,GRM)结构参数的设计原则和自动优化问题。在文献[11]给出的GRM参数化模型基础上,通过研究平均转矩随结构参数改变而呈现的变化趋势,提出各个参数的设计原则。为减少人工设计工作量和寻找全局最优点,提出基于遗传算法的GRM自动优化设计方法,充分考虑优化过程中各参数的约束条件,以及各参数之间的互约束关系,详细研究摆线齿轮的强度约束、齿形约束和齿数圆整问题。然后利用提出的优化算法对一台样机进行优化设计,使平均转矩提高了35%左右。最后用有限元法对优化后的GRM转矩特性进行了验证,结果表明优化设计的理论转矩比有限元验证值误差在3%以内,证明了优化算法的正确性。

一种啮合式电机结构设计与转矩分析

针对机器人等对驱动设备有空间限制的应用场合,提出了一种三相齿轮啮合式电动机结构。分析了电机的运行原理和磁场特性,给出了控制方式;推导了转矩计算方法。为提高分析精确性,采用Ansoft Maxwell有限元磁场分析软件计算了电机转子在不同工作区域的静态转矩。计算结果表明该电机具有低转速、大扭矩特点。该电机集成了减速机构,缩短了传动链,结构紧凑,有着较好的应用前景。

新型平动式啮合电机的运行原理和静态转矩

针对机器人系统对驱动电机的启动性能和空间适应性的要求,提出了一种新型的平动式啮合电动机,通过定转子间磁阻的变化将电能转化为机械能,在孔销结构的约束下使转子绕定子作圆周平动,进而可直接由转子带动摆线机构,利用摆线机构的减速作用输出大扭矩的高集成度电动机。设计并加工了一台原理样机,采用有限元方法建立了样机二维磁场模型,对样机的磁场分布进行了分析。计算了不同转子位置处的磁链族,并依据磁共能方法求得样机的静态转矩值,其计算结果与实验结果相吻合。理论分析和实验结果均表明新电机具有结构紧凑,可带载启动并启动快速的特点。

平动式啮合电机的非线性等效磁路模型

针对平动式啮合电机独特的运行原理和磁场分布,建立了适合对该电机运行性能进行分析的非线性等效磁路模型。该模型借用磁力线和等磁位线互换的方法,将磁力线分布不均匀的磁通管引入到模型中,在对电机磁场分布不均和磁路局部饱和现象进行有效处理的同时,减少了模型中磁通管单元的数量,使模型简化并兼顾了求解精确度。在该模型的基础上,推导了电机绕组满足的以绕组磁链为状态变量的微分方程,建立了电机稳态运行分析的数学模型。对样机单相导通状态下的稳态运行特性进行了仿真分析,其结果与非线性磁参数法所得结果相吻合,表明该模型可以作为平动式啮合电动机性能分析和优化设计的有效手段。

柔性平动式啮合电机动态分析与转矩控制

介绍了一种柔性机构平动式啮合电机结构和运行原理,该电机利用4组磁极间的磁场力驱动转子在柔性机构约束下绕定子轴线做圆周平动,进而直接带动摆线机构输出低速大扭矩。针对该电机特点,依据磁共能原理,采用动态分析方法建立了电机的磁场和转矩特性模型,分别运用解析方法和有限元方法计算了电机的电感特性;结合直接转矩控制原理推导出了柔性平动式啮合电机的转矩控制算法。设计了物理样机和控制系统,通过仿真和物理样机实验证明了直接转矩控制较开关控制方法降低了电机的振动,控制转速波动在10%以内。理论分析和实验结果均表明该转矩控制方法具有较高的可行性和实用性。

径向驱动式啮合电机结构设计与静态转矩分析

针对机器人系统对驱动电机的启动性能和空间适应性的要求，设计了一种径向驱动式啮合电机结构。该电机利用3个定子和1个转子问磁阻的变化将电能转化为机械能，驱动转子在十字滑块机构约束下绕定子轴线做圆周平动，进而直接带动摆线机构输出低速大扭矩。设计制作了一台物理样机，给出了该电机的控制方法，运用有限元方法分析了在不同转子位置角的磁链特性，并依据磁共能原理，计算了电机的静态转矩。理论分析和样机试验结果较为吻合，证明该径向平动式啮合电机具有较大的输出转矩，并且结构紧凑粹制方法简单．

平动式啮合电机联合仿真研究

平动式啮合电机的机械结构复杂、气隙变化大、磁场非线性,采用等效磁路和静力学分析方法建立的模型精度较低。针对该问题,提出了一种联合仿真方法,将有限元软件Ansoft Maxwell计算获得的电机磁场特性参数传递给MSC Adams建立的电机机械系统模型,利用MATLAB搭建控制系统并实现平动式啮合电机系统的动态仿真。仿真结果与物理样机试验结果较为接近,证明了提出的联合仿真方法具有较高的精确度,能够作为平动式啮合电机的分析模型。

基于S3C2440的平动电机控制方法研究

设计一种新型的平动式啮合电动机。该电机通过四组"E"字和"|"字形铁心组成的定转子间磁阻的变化,将电能转化为机械能。提出了电压的正弦PWM控制方法,证明了该电机结构新颖合理,具有可带载启动、启动快速的特点。