直线旋转开关磁阻电机的轴向速度控制与快速轴向定位

目前直线旋转开关磁阻电机(Linear-rotary switched reluctance motor,LRSRM)只可实现轴向定位控制,两自由度运动方式较为单一。为提高LRSRM轴向控制性能,本文提出了一种轴向速度控制方法,通过线性位置/速度观测器协调控制转子的轴向位移和轴向速度,由转矩与轴向力的数学模型解算出转矩及轴向力绕组的给定电流,再将其分配到对应的绕组导通区间,分别进行电流滞环控制。该方法可以有效调节转子在旋转过程中的轴向定位速度。仿真和实验验证了所提方法的控制效果。

定子励磁型混合磁路直线旋转永磁电机磁路设计与实验研究

针对智能装备系统直线与旋转两自由度驱动需求,提出定子励磁型混合磁路直线旋转永磁(statorexcitedhybrid magnetic circuit linear and rotary permanent magnet,SEHMCLRPM)电机,采用轴向和径向双凸极齿结构,轴向直线运动与径向旋转运动磁场共用定、转子磁路。永磁体设置在定子上,动子上既无绕组也无永磁体,动子结构简单坚固,重量轻,具有转矩惯量比高、动态响应速度快、可靠性高等特点;定子同时设置有直线与旋转两套绕组,直线和旋转运动控制独立,降低两自由度驱动控制的复杂度。分析该类电机的运行原理和结构特点,探讨混合磁路特征,构建该类SEHMC-LRPM电机的解耦等效磁路模型,实现该类电机的磁路设计。在此基础上,基于3D有限元方法分析混合磁路与两自由度耦合磁场,揭示两自由度磁场与电机磁场分布、空载和负载特性的关系。最后,加工制造样机,并进行实验研究,验证该电机结构的有效性和理论分析的正确性。

基于电磁感应原理的两自由度直线旋转电机研究综述

以基于电磁感应原理的两自由度直线旋转电机为研究对象,查阅了国内外相关文献,回顾了此类电机的发展历程,总结归纳出其发展脉络和演进特点,对比分析了各种电机的拓扑结构差异和性能特点,探讨了该类电机本体结构、控制方法和控制技术的研究现状,指明了未来的研究重点、发展方向和发展趋势。

模型化视角下的中考试题研究——一类直线旋转问题的解决策略

数学问题多如繁星,但是很多问题的本质是相近或相同的,这就需要解题者从纷繁的题目中找到相同点,用一个个基本模型将试题串联起来,形成一类问题的解决策略.本文研究平面直角坐标系内直线的旋转问题,从模型及其变式入手,帮助学生进行试题归类,落实并提升建模的数学思想,将问题模型化、系统化,提高学习效率.

直线旋转永磁电机及其控制技术综述与新发展

直线旋转永磁(linear and rotary permanent magnet,LRPM)电机是一种具有直线、旋转和螺旋驱动的两自由度电机,在智能制造装备、交通运输装备、新能源发电、国防装备等领域具有广阔的应用前景。主要论述直线旋转永磁电机的基本特点,分析几种典型的直线旋转电机的结构及工作原理,提出一种新的直线旋转永磁电机拓扑结构。在此基础上,分析直线旋转永磁电机的设计与优化方法,推导磁路独立的直线旋转永磁电机数学模型。在直线、旋转和螺旋驱动需求下,分别研究几种典型直线旋转永磁电机的控制技术。针对目前直线旋转永磁电机控制技术的需求,提出一种多运行模式协调控制策略。最后,给出了直线旋转电机及控制技术的发展趋势,展望其的应用前景。

一种新型直线旋转永磁作动器的分析与实验

现有的直线旋转作动器多采用直线作动器和旋转电机组合构成,结构复杂、控制精度差。该文提出了一种能实现独立或同时产生直线和旋转运动的新型直线旋转永磁作动器。分析了该作动器的结构特点和运行原理,建立了该作动器的圆弧直线等效磁路模型,推导出了旋转转矩和直线力的计算表达式。采用三维有限元方法分析了空载磁场分布,验证了磁路模型中定子永磁磁通的计算结果。最后,在所设计的样机上进行了原理性的验证,等效磁路法和有限元分析结果与实验数据吻合较好,表明等效磁路模型的计算精度能够满足工程设计分析的要求,所提新型LRPMA具有可行性。

双定子直线旋转永磁电机特性分析与实验研究

针对现有直线旋转驱动机构结构复杂、体积大、控制精度低等问题,提出一种新型双定子直线旋转永磁电机。该电机由内外定子及一个中间动子构成,能够实现直线、旋转和螺旋运动。分析了该电机的结构特点和运行原理,建立了双定子直线旋转永磁电机的等效磁路模型,推导了转矩和推力的表达式。通过求解所建立的等效磁路模型方程,以计算该电机的空载和负载特性,其计算结果与3D有限元方法一致。设计制作了实验样机,并在所设计的样机上进行实验研究,结果表明所提出的分析理论和方法可以快速、有效地分析双定子直线旋转永磁电机的特性,且所提出的双定子直线旋转永磁电机具有可行性。

磁通反向直线旋转永磁电机三维非线性等效磁路模型分析

该文通过在三维磁路结构中增加可变磁阻单元,建立磁通反向直线旋转永磁电机的三维非线性等效磁路模型,首先采用磁节点法推导此电机定子、动子的磁阻表达式;其次采用二维有限元法确定可变磁阻单元磁阻的变化规律,其磁阻值随动子的直线和旋转运动位置的不同从0到无穷大周期性变化;然后采用分割的方法推导电机气隙磁导的表达式;最后通过迭代的方法对其空载气隙磁通密度等电磁特性进行计算分析,与三维有限元法相比,计算时间大大降低。此模型可以将定子铁心材料的饱和、永磁的局部漏磁、极间漏磁考虑在内,其反电动势、齿槽转矩/直线定位力的计算结果与三维有限元法和实验测量的结果基本保持一致,验证了此等效磁路模型的正确性和有效性。

基于磁场解析计算的直线旋转永磁作动器参数分析

为了深入研究直线旋转永磁作动器(linear and rotarypermanent magnet actuator,LRPMA)的参数对其力学和电磁性能的影响,基于磁标量位的磁场解析计算方法,对LRPMA进行了分析。采用曲率系数法和圆弧直线等效模型,对LRPMA的磁场分布进行了解析计算,采用三维有限元方法进行了验证。基于解析结果,得到不同的极弧系数和槽宽槽距比条件下LRPMA的直线定位力、旋转定位力矩、定子绕组磁链的基波分量和谐波分布云图。实验制作了LRPMA样机,样机的试验结果与解析计算优化结果基本一致,有效验证了所提解析方法的正确性和有效性。

直线旋转坐标联动控制加工旋转曲面凸轮的数控改造研究

对普通铣床进行特殊的数控改造,在中低档数控系统内控软件不改变的前提下,实现原系统不具备的直线运动和旋转运动联动的运行功能。将数控系统的直线运动,转换为旋转运动的运行,并拓展数控系统两直线的联动功能,巧妙地转换为一直线运动一旋转运动的联动控制,由此实现了圆柱体表面上旋转曲面凸轮轨迹的数控加工。通过疑难零件数控铣削加工的应用实例,阐述铣床数控改造设计的原理,设计的方法,以及在编程设计中参数数据的转换。并对数据转换产生的加工误差和消除误差的措施进行分析。

翼展直线旋转作动机构的最速展开曲线

研究了高速飞行器侧翼展开机构直线旋转作动器的最速展开问题。采用变分方法,推导了最速展开槽线方程,建立了直线旋转作动器的平面等效运动模型。推导的最速展开槽线方程虽与摆线方程近似,但不同于以往任意一类摆线方程及其变种,命名其为缩放摆线。给出了缩放摆线方程的一些基本特性并推导了基于该曲线方程的最速展开时间计算公式;采用MSC.Adams运动仿真软件,对缩放摆线方程和展开时间进行了动力学仿真验证,仿真结果与理论计算吻合。与标准摆线展开时间的对比研究显示,当缩放系数大于1时,缩放摆线展开时间与标准线无明显提升,但在缩放系数小于1的区间,随着缩放系数的减小,展开时间的缩短非常明显。当缩放系数为0.24时,缩放摆线展开时间仅为原标准摆线的87%。

直线旋转永磁作动器的双DSP控制系统设计

介绍了一种直线旋转永磁作动器(LRPMA)的结构特点与运行原理,分析了其数学模型,针对LRPMA需要实现直线、旋转和螺旋运动的功能特点,设计了基于DSP2812和双口RAM的双DSP结构伺服控制系统。该控制系统通过共享存储器,实现了双DSP之间的实时通信,给出了系统软硬件设计及不同运动形式的控制策略。经实验测试,结果表明该系统满足控制的要求。

微型直线旋转音圈电机的设计与分析

针对光电子封装设备对高精度、小体积、多维运动电机的需求,设计了一种微型单定子直线旋转两自由度音圈电机。介绍了电机的结构特点和运行原理,以输出推力和转矩特性为优化目标,利用有限元仿真对其结构参数进行了优化。根据优化的结构参数制造样机进行实验,实验结果表明:电机输出推力、扭矩幅值大,推力波动、扭矩波动在0.5%以下,验证了电机设计和优化仿真的有效性。

考虑邻齿效应的直线旋转步进电动机推力计算

介绍了一种新型的既能旋转运动又能直线运动的双三相直线旋转步进电动机。介绍了电机的结构,推导了直线运动部分直线推力的计算公式,得出由于该电机的直线推力是分段函数的结论,并用Ansoft有限元仿真软件对电机进行仿真。仿真结果证明了该结论,验证了推导出的理论计算公式的正确性。

基于新型旋转-直线往复机构的切片机设计分析及参数优化

针对现有糕点切片机切片效率和质量低下的问题,进行基于新型旋转-直线往复机构的切片机设计分析及参数优化。首先对切片机构型设计及椭圆导轨长短径比和转速进行计算,然后进行运动学和静力学分析,接着分别在不同长短径比和转速动力学仿真分析基础上,构建切刀的加速度均值和均方根值三次多项式拟合方程作为目标函数,利用NSGA-Ⅱ遗传算法进行长短径多目标参数优化及转速择优,最后搭建样机完成不同转速对比实验及玉米饼切片性能测试。结果表明,最优长短径和转速分别为190 mm、120 mm和20 r/min,优化后切刀效率提高75%,切刀进刀加速度的最大和平均误差分别减小26%和49%,退刀加速度的最大和平均误差分别减小60%和63%,玉米饼切面整齐美观,验证了设计的可行性。

直线旋转加转换层的输电桁架塔结构力学性能研究

为探究直线旋转加转换层的输电桁架塔结构的整体受力性能,对该结构足尺转换层节点进行了有限元分析,模拟4种不利荷载工况作用下结构的受力与变形响应,从而得到结构各构件的受力情况及传力特点。通过ABAQUS软件得到了各种荷载组合工况下旋转塔各杆件的受力性能及特点、杆件与杆件之间的传力关系以及节点构造的合理性,研究了旋转塔的各种受力性能及变形响应,分析了结构的极限承载力。研究表明,输电桁架塔的整体受力性能良好,旋转塔的刚度、强度和稳定性满足要求,达到安全可靠运行的目的。

基于近海风况的风浪组合发电用直线旋转永磁电机额定速度计算方法

根据波浪高度和周期随风速变化的实测数据,利用基于最小二乘法的多项式拟合算法,拟合近海波浪特性随风速的变化规律,即波浪在正弦模型下的幅值、周期参数与风速的函数关系。在近海波浪特性与风速函数关系的基础上,提出直线旋转永磁电机(LRPMG)的转子和动子额定速度的计算方法。

一种带有两套三相绕组旋转直线永磁电机的设计

为了研究能够应用于机器人、加工机械等领域直接控制多自由度运动的电机驱动,提出了带有旋转直线二维运动的永磁电机.该永磁电机带有2套三相定子绕组:一套绕组沿定子轴向方向分布;另一套绕组沿定子圆周方向分布,用于生成旋转和直线运动,为此文中提出了特殊的转子永磁结构,能够使定子磁场产生足够的力矩和牵引力,并且可实现对电机旋转和直线运动的解耦.文中详细地描述了试验电机的结构原理和设计过程.最后,通过三维有限元计算论证了设计的有效性.

中空柱状定子二阶弯振的旋转-直线超声电机

为了提高贴片式旋转-直线超声电机压电片的利用效率,简化电机使用过程中的安装与固定,提出了一种新颖的贴片式旋转-直线超声电机。样机主要利用自由约束柱状定子空间上相互正交的二阶弯曲振动模态耦合,在定子自由端的内表面合成一个驱动行波,通过螺纹传动实现输出轴的旋转-直线运动输出。基于有限元法对定子的振动模态以及压电片的激振模式进行了仿真分析,研制出一台定子采用中空方柱型结构的原型样机。搭建了一套基于虚拟仪器技术的超声电机测试系统,完成了样机基本输出特性的测试。测试结果表明样机工作频率为38.90 kHz,驱动电压峰峰值20 V时即可实现样机的有效驱动。

旋转-直线电机技术发展现状分析

介绍了旋转-直线电机的发展现状,简要分析了几种类型的旋转-直线电机结构。针对旋转-直线电机的特点,提出了双定子旋转直线永磁同步电机,旨在提高永磁同步电机的弱磁扩速能力,拓宽了其应用范围,也为其发展提供了新的思路。旋转-直线电机集成了旋转运动和直线运动的功能,为多自由度运动系统提供了方便,具有实用价值。