单相无刷有槽有限转角电机的分析与优化

为了减小有限转角电机在宽转角范围内的转矩波动并保证高转矩输出要求,提出一种单相无刷有槽有限转角电机。针对该有限转角电机的矩角特性和齿槽转矩引起的转矩波动,分析极槽配合、定子斜槽以及变磁钢结构对电机转矩性能的影响。最后对该有限转角电机进行优化设计,将优化后的样机实验结果与仿真结果进行比较,验证了分析结果的正确性。

旋转直驱伺服阀用有限转角电机的设计与研究

针对旋转直驱伺服阀的工作特性,设计了一种有限转角电机,该电机仅在一定转角范围内摆动定位。通过等效磁路法讨论了该电机的矩角特性。基于Maxwell有限元软件对有限转角电机的矩角特性、转矩特性和霍尔传感器感应磁场进行了有限元分析。实验结果和仿真结果基本一致,表明该有限转角电机转矩大(大于57 mN·m),且在±10°转角范围内的转矩波动小(仅为4.3%),可用作旋转式直接驱动伺服阀前置级驱动。

磁阻反应式有限转角电机特性分析

介绍了磁阻反应式有限转角电机的主要结构及工作原理。由于其独特的不对称结构,必须进行三维电磁场仿真分析。通过仿真,分别得到磁链、电感、转矩与电流和转子位置角的三维曲面图,建立相关数据库,并分析了电机的静态特性。根据非线性磁参数法,建立了电机的数学模型。将电机的磁化曲线数据ψ(i,θ)转变为i(θ,ψ)的形式,代入数学模型中。再采用四阶Runge-Kutta法和有限元法求解电压平衡方程和机械运动方程,得到线圈电流、转矩、转子位置角等参数的动态特性曲线。并进行了静态转矩和动态特性实验。将实验结果与仿真结果进行比较,结果证明了求解方法的正确性。

基于Simulink的有限转角电机控制系统建模与研究

针对传统PID控制超调量较高、稳定时间较长等动态参数不够理想的情况,通过分析无刷直流电机数学模型,在Simulink上设计搭建一款有限转角电机数学模型。模型加入整定参数后的前馈系统对传统PID控制系统进行优化,优化后的系统模型显著提高了电机控制系统的控制精度,解决了超调问题,提高了系统的控制性能。仿真结果表明所设计的有限转角电机三闭环PID控制系统模型具有响应速度快、无超调性和系统相对稳定等优点,控制效果良好,在工业控制系统特别是高性能伺服驱动领域具有广阔的应用前景。

基于FPGA的有限转角电机控制器研究与设计

针对采用模拟电路、MCU等技术实现的有限转角电机控制器在控制精度、响应速度上存在的不足,引入FPGA硬件平台,设计一种基于FPGA的有限转角电机控制器。设计采用RDC19222旋转变压器、AD7091R传感器来解析上级系统指令信号和电机转子实时位置、实时角速度、实时母线电流信号等,完成对有限转角电机转子位置的三闭环控制。实验结果表明,基于FPGA的有限转角电机控制器能够有效提高PID控制精度与控制器响应速度,有助于进一步推进有限转角电机操动技术的发展。

有限转角力矩电机电磁转矩与霍尔感应磁场研究

永磁式齿槽式集中绕组形式有限转角力矩电机一般具有较小的气隙,进而可以增加电机的气隙磁密幅值,提高力矩输出能力。根据这一优势,通过理论设计和有限元仿真软件设计出一种符合基本性能要求的旋转式直驱阀有限转角力矩电机,并研究了充磁方向、斜槽对齿槽转矩和输出转矩的影响,从而达到抑制转矩波动、改善转矩波形的目的。根据线性霍尔具有体积小、反馈信号线性度好等优点,选用线性霍尔接收信号,并研究霍尔位置和偏心距对霍尔波形畸变率的影响。研究表明,对霍尔波形进行优化后成功将谐波畸变率从最初的4.9%降低到0.1%以下,这在工程研究领域具有重要参考意义。

永磁有限转角力矩电机的仿真与实验

随着多电飞机的快速发展及成附件轻小化、高效能的迫切需求,有限转角力矩电机(Limited Angle Torque Motor,LATM)在飞机引气系统中的应用日益迫切。一方面,有限转角力矩电机可以显著简化高温引气控制阀结构、减小体积;另一方面,可以基于系统需求实现引气压力和温度按需调节,减少燃油代偿损失。针对高温有限转角力矩电机工作特性不易预测的难题,建立了其数学模型、仿真模型,并通过实物试验验证了仿真模型的准确性。研究结果为有限转角力矩电机特性研究提供了参考依据。

基于FPGA的有限转角力矩电机伺服阀控制器设计

介绍了有限转角力矩电机在伺服阀中的应用,给出了有限转角力矩电机控制器的总体设计方案,提出基于FPGA的位置环、速度环、电流环三闭环的控制策略,论述了数字PID控制算法和控制器的软硬件设计,采用MATLAB对控制策略进行仿真分析,并利用样机进行试验验证。结果表明,控制器性能与仿真分析结果一致,具有响应速度快、无超调等优点,达到了设计目标,满足任务需求。

基于硬件在环的有限转角力矩电机控制系统仿真平台开发

针对有限转角力矩电机的控制系统进行了仿真平台的开发,通过对电机简化的物理模型建模和控制器设计,搭建了有限转角力矩电机的Simulink模型,并采用双闭环反馈PID控制器进行控制。对硬件在环仿真系统的结构和配置进行了详细介绍,包括实时仿真上位机、仿真机箱、处理器板卡和电机控制板卡。设计并开展了基于硬件在环的有限转角力矩电机控制实验。实验结果表明,该控制系统具有良好的稳态和动态响应特性。

有限转角力矩电机及其研究发展综述

有限转角力矩电机(LATM)具有结构简单、控制方便、可靠性高、力矩密度大等优点,因而其作为一种在有限转角内直驱工作的电动作动器已广泛应用于国民经济的诸多领域。该文首先介绍了LATM的理论基础,包括LATM的工作原理、矩角特性、主要拓扑结构及其演变思路,并补充了一些特殊的拓扑结构。其次,归纳了LATM的设计方法,并分析了如何抑制LATM工作区间内的力矩波动、提升区间内的输出力矩以及拓宽工作区间。然后,讨论了LATM在是否考虑非线性时的数学模型与控制方法。最后,对LATM的应用领域进行了归纳和介绍,总结展望了LATM及其相关技术研究的主要发展方向。

基于LabVIEW的有限转角力矩电机测试系统设计

基于有限转角力矩电机的测试要求设计了相关测试系统。该系统主要分为三大部分,分别为电气性能测试系统、静态和动态性能测试系统、电机定/转子磁环磁场分布测试系统。其中,电气性能测试系统依靠专用仪器测量有限转角电机的绕组电阻、电感以及绝缘电阻;静态和动态性能测试系统共用部分台架和仪器,依靠NI高速数据采集模块分别完成各部分的数据采集;电机定/转子磁环磁场分布测试系统依靠YC-3113多极磁环测量仪测试磁环以及磁极。希望能够为相关行业工作人员提供一定的技术借鉴。

有限转角力矩电机设计及优化

针对某型号船用柴油机调速器驱动需求,提出一种爪极式有限转角力矩电机作为位置直流伺服电机并进行性能优化。建立了电机等效磁路模型,推导出模型中各部分磁阻以及磁路不饱和状态下电磁转矩解析式,采用有限元仿真软件对电机尺寸参数进行设计;为改善反电动势波形和降低电机工作转矩波动,建立了电机磁阻转矩数学模型,研究了永磁体极弧系数、定子爪极宽度、气隙长度以及永磁体厚度等结构参数对电机反电动势波形畸变率和转矩性能的影响,并运用遗传算法对磁阻转矩进行了多目标优化。优化结果表明:当永磁体极弧系数取0.84,爪极宽度为25.8 mm,永磁体厚度设计为3.88 mm,气隙长度取3.8 mm时,电机磁阻转矩值最小,优化后电机的反电动势波形畸变率从初始设计时的31.56%降低到23.56%。

高压断路器有限转角永磁电机操动机构两种定子结构

为了提高高压断路器操作性能,研究了一种高压断路器新型操动机构——有限转角永磁电机操动机构。针对高压断路器的机械要求,对有限转角永磁电机的定、转子结构和主要参数(电负荷、磁负荷、极对数、气隙及极弧系数等)进行了设计。电机的设计过程中提出了两种定子结构,本文采用有限元方法对两种定子结构的电机进行了有限元分析和动态特性仿真,一方面验证电机设计的合理性,另一方面得到了电机在分合闸过程中主要参数的特性曲线(电磁转矩、电流、转速和转角等)。通过对有限元仿真结果的分析,两种定子结构电机具有各自不同的特点,都能够提供较高的满足分/合闸速度要求的机械特性。与断路器的联机实验测得了合闸过程中动触头的行程曲线,验证了电机机构能够满足断路器的合闸操作要求,这为高压断路器采用电机操动机构提供依据。

有限转角力矩电机作为柴油机调速执行机构的设计研究

针对现有大功率柴油机电子调速器执行机构存在的结构复杂、环境适应性差等问题,研究设计了一种大工作能力有限转角力矩电机作为柴油机调速执行机构.介绍了有限转角力矩电机的结构、原理及设计特点,并建立了数学模型,在此基础上进行了稳态和动态性能仿真分析以及样机特性试验研究.仿真与试验结果基本吻合,表明样机设计合理,具有控制精度高、动态响应快、适用范围广等特点,满足作为大功率柴油机电子调速执行机构的要求.

有限转角直流力矩电机作为柴油机调速执行机构的控制策略研究

设计了有限转角力矩电机控制策略,并进行了仿真及优化研究。提出了位置环与电流环的双闭环,位置环、电流环与速度环的三闭环,位置环、电流环、速度环与加速度环的四闭环的控制策略,并以ZD30型有限转角力矩电机为对象进行了动态仿真和对比分析,结果表明采用四闭环的控制策略为所研究的控制方案中的最佳方案。通过对有限转角力矩电机样机及驱动控制模块配机调速性能试验,结果表明所设计的驱动控制策略性能良好,与仿真结果一致,达到了预期目标,满足了有限转角力矩电机作为柴油机电子调速执行机构的要求。

有限转角无刷力矩电机设计方法研究

提出并设计了一种双余度稀土永磁有限转角无刷力矩电机 ,对该电机的基本结构进行了研究 ,给出了电磁转矩、反电势和绕组电感的计算方法 ,并进行了样机试制。样机测试结果表明 ,该电机出力大、响应快 ,可满足航空直接驱动伺服阀的要求 ,具有重要的应用前景。

全数字有限转角无刷力矩电机的位置控制

介绍了一种稀土永磁有限转角无刷力矩电动机 ( L ABL TM) ,并采用高性能单片机 ADu C812为控制核心 ,配置高分辨率绝对式光电编码器 ,构成全数字角度位置伺服控制系统。文中介绍了系统的组成原理 。

基于强化学习的高精度电机转角控制仿真

研究电机转角的高精度控制问题。高精度电机的转角对误差精度要求很高,调度控制存在惯性误差,传统的角度控制方法中,由于运算过程中存在控制时差,造成控制过程粗糙,为了避免上述传统算法的弊端,提出一种基于强化学习的高精度电机控制方法。按照强化学习的相关理论,根据高精度电机转角控制状态数据能够强化控制信号,从而完成高精度电机的转角控制,针对高精度电机转角控制状态数据,对控制结果进行模糊化处理和模糊逆变换处理,从而降低控制误差。实验结果表明,利用改进算法进行高精度电机转角控制,可以极大地提高控制的准确性,从而满足生产过程中的实际需求。

波导开关有限转角无刷电机的计算机群测群控技术

介绍了波导开关有限转角无刷驱动电机的基本结构和工作原理,研究了系统组成、计算机接口协 议和系统管理策略,给出了该电机控制方法和基本设计电路,并采用PC／104嵌入式计算机实现了波导 开关有限转角器的群测与群控技术。试验证明:该系统定位精度高、功耗低、可靠性高。

等极槽式有限转角力矩电机磁场解析计算与恒转矩区间分析

恒转矩区间是有限转角力矩电机的重要设计参数,目前对于等极槽永磁式有限转角力矩电机而言,在设计之初难以确定。该文提出一种基于磁场解析模型的有限转角力矩电机恒转矩区间的计算方法,为该类电机优化设计提供技术基础。首先对等极槽有限转角电机模型进行简化,然后根据周期边界条件,构建1极1槽单元有限转角力矩电机磁场解析模型,并将计算得到的4极4槽和6极6槽电机的气隙磁场波形与有限元法进行对比,验证所构建模型的正确性。在此基础上,提出等极槽式有限转角力矩电机恒转矩区间的计算方法,并分析关键因素极槽数对恒转矩区间的影响。最后,利用有限元分析与实验测试验证所提出方法的正确性。