集成绕组结构短行程直流平面电机

提出集成绕组结构短行程直流平面电机(integrated winding structure short-stroke DC planar motor,IWSDCPM)。该结构新颖的平面电机基于洛伦兹力原理运行,具有结构简单、定位精度高、推力波动小、响应速度快等特点。与永磁同步平面电机相比较,更适合应用在高精密平面定位场合。介绍电机结构并阐述三自由度驱动原理,利用磁荷模型和镜像法对气隙磁场进行解析,获得电磁推力解析表达式,通过有限元仿真对电机推力和偏转转矩进行计算,制作一台样机并进行静态推力实验。仿真结果和实验结果均与理论计算相符,验证了理论分析的有效性。

集成绕组结构短行程直流平面电机的电磁设计

高精密平面电机具有系统结构简单、平面直驱、高分辨率、高频响等特点,近年来受到学术界和相关领域的广泛关注。然而,到目前为止,针对高精密平面电机系统性设计方法的相关研究很少。该文对集成绕组结构短行程直流平面电机(integrated winding structure short-stroke DC planarmotor,IWSDCPM)进行研究,介绍了IWSDCPM的结构形式、运行原理和特点。推导出IWSDCPM的主要尺寸的关系式,明确了电机的主要尺寸,对永磁体和线圈的设计分别进行了研究,并以推力最大为设计目标进行参数优化。针对其特殊的结构形式和应用场合,提出该类平面电机的通用设计方法。根据所提出的设计方法,加工制作了一台样机,并进行了相关实验测试。实验结果与设计指标基本吻合,验证了设计方法的有效性。

超导磁悬浮微飞轮系统设计与功耗分析

针对飞轮系统在高转速时功耗大的问题,设计了基于超导磁悬浮轴承的微飞轮系统样机,研究了超导磁悬浮轴承对飞轮系统功耗的影响.微飞轮系统采用超导磁悬浮轴承作为支撑机构,以平面直流无刷电机作为驱动装置,在保证超导轴承场冷高度和电机间隙的条件下设计真空系统,通过搭建飞轮能耗实验平台,对超导磁悬浮飞轮系统的功耗进行分析,并通过测试不同场冷高度下的飞轮系统降速曲线,研究场冷高度对超导磁悬浮轴承的摩擦损耗影响.实验结果表明,在同样功耗下飞轮转子的最高转速可达到33 000r/min,在15 000r/min时超导磁悬浮轴承的功耗仅为机械飞轮系统功耗的1/7,并可以通过增加场冷高度进一步减少系统功耗.超导磁悬浮技术可以满足飞轮系统高转速、低功耗的要求.