集成式电机主轴的力感知及微进给特性研究

为满足精密加工过程中对电机主轴的转速、进给距离和切削力精确控制的需求,将永磁同步电机和超磁致伸缩驱动器结合,提出一种具有转动、微进给及力感知功能的集成式电机主轴。为验证集成式电机主轴力感知部分的结构合理性,基于磁路法和有限元分析法,得出集成式电机主轴的微进给距离、外线圈感应电压与外部载荷的关系。最后,为验证仿真的准确性,搭建集成式电机主轴力感知及微进给试验平台。结果显示,在此磁路模型设计中,集成式电机主轴的磁通密度可达0.551 9 T,磁通密度均匀度大于77.85%,集成式电机主轴的微进给距离可达26.5μm,外线圈感应电压与外部载荷成反比且内线圈的最佳外加电流为5 A。研究结果表明,集成式电机主轴力感知及微进给功能的设计是合理可行的,为深入研究和精确控制集成式电机主轴奠定了基础。

基于电子阀工况的永磁步进电机剩余寿命预测

微型永磁步进电机作为电子阀核心器件,其运行状态对电子阀能否正常执行操作有着直接影响。为了准确掌握电机剩余寿命情况,提出了一种考虑个体差异Wiener过程的剩余寿命预测方法。首先通过分析电机性能退化失效过程,选取相电流有效值作为性能退化特征量;其次由于同型号多台电机同时参与实验,建立考虑个体差异Wiener过程的电机性能退化模型并基于EM算法进行参数估计;最后,设计一种将启停次数作为电机剩余寿命参考的实验,并与基于传统Wiener过程的预测结果进行对比。实验结果表明所提方法平均预测误差下降了3.74%,具有更高的预测精度。

微型燃气轮机发电系统启发一体过程的控制技术及仿真分析

对微型燃气轮机发电系统启动与发电过程中的控制策略及启发一体过程进行研究。启动过程中,利用网侧变流器的整流稳定作用,使电网的交流电转化为直流电,利用机侧变流器将直流电逆变为高频交流电,驱动电机提升转速,当实时转速达到额定转速后,完成微型燃气轮机的启动。发电过程中,永磁同步电机转动产生高频交流电,利用机侧变流器,将交流电整流成为直流电,并维持母线电压稳定。利用Matlab软件,构建启动/发电一体运行模型并进行启发切换的仿真验证,结果表明,该模型可在启动状态与发电状态之间做到平滑切换,达到了设计预期。

一种新颖的永磁同步电机转子初始位置检测方法

当永磁同步电机转子为表贴式且磁路设计饱和程度不明显时,d、q轴电感几乎相等,无法用传统的检测电感的方法来检测转子初始位置。为解决这一问题,提出一种新颖的基于转子微动的方法来检测转子的初始位置。在定子侧给定旋转电压矢量,由此产生的旋转电流矢量会产生脉动转矩。合适的脉动转矩会引起电机的微动,从而影响电机的电流响应。由于脉动的转矩与转子位置相关,因此电流响应中包含电机转子位置的信息。根据电机的数学模型,分析了给定不同频率电压矢量时的电流响应。利用傅里叶分析对电流响应进行计算,可以得到电机的转子位置信息。在搭建的1.25 kW的永磁同步电机实验平台上进行了实验,验证了所提方法的有效性。

基于响应面模型的永磁直流微电机堵转力矩稳健设计

以永磁直流微电机堵转力矩作为研究对象,应用响应面法中的等径设计进行参数设计,并对设计的方案进行了样机验证。结果表明:基于响应面模型的稳健设计是提高微电机质量的一种有效途径。

直径 2mm 电磁型微马达的研制及其气隙磁场的分析

微机电系统（ＭＥＭＳ）是正在国际上发展的新兴学科，微马达是微机电系统中的关键器件。本文介绍了研制成的直径为２ｍｍ、高０．７ｍｍ的电磁型微马达的结构特点，并对气隙磁场分布作了分析讨论。

直径1mm电磁型双定子微马达的结构特点及稀土永磁在其中的应用

上海交通大学在研制成 ２ｍｍ电磁型微马达后，又在１９９９年成功地研制了 １ｍｍ电磁型双定子微马达。本文介绍了 １ｍｍ微马达的结构特点，对它的稀土永磁转子及 气隙磁场进行了分析讨论，还介绍了它的应用发展。

永磁直线电机微铣削系统的设计和性能研究

介绍了自行研制的小型超精密数控微铣削系统构成。针对该系统着重讲述采用永磁直线电机作为驱动源的精密滑台部分的结构及数控系统设计。经伺服环调节及性能实验验证,系统具有优良的动、静态控制性能,通过测定并利用统计方法计算确定系统水平进给工作台的定位精度达到亚微米级。通过微薄壁结构工件铣削试验结果表明,系统具备微细铣削加工能力,并可实现大深宽比三维微小零件的加工。最后分析了工件尺寸误差的成因。

基于单神经元PID算法的微小飞轮高精度控制

为了实现微小卫星高精度稳定并满足微小卫星"快、好、省"的原则,针对微小飞轮动态响应慢,经典控制方法系统输出力矩动态性能、稳态精度达不到要求的问题,推导了基于永磁无刷直流电机的微小飞轮动力学模型。通过建立基于单神经元PID的力矩模式控制系统,对该算法进行分析,设计实现了以现场可编程门阵列为控制核心的数字控制方案。采用该方案在微小飞轮工程样机上进行PID与单神经元PID算法的对比实验,结果表明:单神经元PID算法简单易于实现,超调量小,提高了力矩输出精度;该方案实现简单,重量轻,功耗低,集成度高,精度高,满足微小卫星的技术特点。

磁悬浮技术在人工心脏泵中的应用研究

在传统的人工心脏泵技术存在的问题上,如润滑、血栓的形成和溶血等,引进了磁悬浮技术,利用磁悬浮具有无接触、无摩擦和无润滑等优点来对血泵进行了新的研究。同时,采用AT89S51单片机作为控制器,输出三种波形(方波、正弦波、梯形波)作为心脏泵电机的驱动激励信号。人工心脏泵可满足生命医学工程领域中的相关实验要求。

永磁无刷直流电机控制系统

设计了一种实用、低成本的稀土永磁同步电动机控制系统。该系统以８０９８单片机为核心实现电机的控制，根据该机本身的运行特点，研制了一种新型的转子位置传感器，极大地降低控制系统的成本，提高了系统运行可靠性。它是电机，电子技术和计算机三结合的机电一体化的系统。由于其结简单，低成本，高可靠性，可望在工业拖动，工业控制领域获得广泛的应用。

基于永磁直流微电动机电枢铁损的Taguchi参数设计

应用Taguch i稳健设计中的参数设计,以永磁直流微电动机产品为对象,将其电枢铁损为望小特性,优化选择电枢的外径、槽底直径、齿距、长度和硅钢片铁损参数,为永磁直流微电动机新产品开发提供新的方案。

直径1.5mm微型永磁同步马达的设计与实验研究

设计了一种直径1.5mm微型永磁同步马达,马达转子为永磁体,定子采用可挠线圈与导磁外壳相结合的结构;通过电磁分析软件JMAG建立微马达数字模型并进行2D瞬态电磁场有限元分析,根据结果求得马达的感应电动势常数和转矩常数;研制了微型马达样机,测试其转速-反电动势与扭矩-电流曲线,结果显示样机实测值与仿真具有较好的一致性,为微型永磁马达进一步设计与应用提供理论数据和数字模型。

可挠线圈作定子结构的微型永磁马达的制作与研究

设计和制作了一种直径为1.5mm圆筒型微型永磁同步马达,应用永磁体钕铁硼为马达转子,马达定子采用可挠线圈与导磁外壳相结合的结构;可挠线圈的制作采用准LIGA工艺,利用厚层光刻胶KMPR1050制作微模具,以电铸方法制作线圈;研制了微型马达样机,测试结果显示该微型马达最高转速可达7000r/min,轴偏摆为22μm,为微型永磁同步马达进一步设计与开发提供了参考价值。

交流矢量处理器AD2S100在永磁同步电机矢量控制中的应用

介绍了交流矢量微处理器AD2S100的工作原理和使用方法。AD2S100特别适用于交流电机的矢量控制系统中,它可以避免微处理器在软件上对坐标进行变换,从而节约了微处理器的时间,这样就使系统的控制精度得到了保证。该系统调速性能良好,达到了设计要求。

微型永磁直流电动机设计与研究

用来调节座椅高度的直流电动机,随着功能的不断提高、体积的严格限制,原有的机型已不能满足要求。现论证、研究了一种永磁体励磁、配备双面摩擦结构直流电磁制动器的直流电动机。针对该电机不同功能状态进行了结构设计及控制方案论证,并制造样机进行了实际验证,满足了体积、重量、功率、最大静力矩等综合指标要求,最后证明了该航空永磁电机设计的可行性与可靠性。

基于多耦合特性的整体支撑式超高速微型永磁电机设计

基于超高速微型永磁电机(UHSMPMM)受多物理场特性制约的问题,该文对超高速微型永磁电机支撑系统、电磁(热)设计、结构强度及动力学等方面进行综合设计研究。首先,结合超高速微型永磁电机的工作特性及微型转子结构特点设计整体式支撑系统及电机整机架构;其次,研究高频条件下的电磁-损耗-温升特性,其中重点分析温升特性对转子结构强度的影响,并给出基于温度场耦合下的超高速转子结构强度关键参数的优化方法;再次,探究整体支撑系统中转子临界转速的影响因素及变化规律;最后,依据多耦合特性分析及优化结果,研制一台550000(r/min)/110W原理样机,并对样机进行实验测试。结果显示,该样机实现了稳定运行,从而证明了所提设计方法的有效性。

用于微飞轮的永磁平面微电机多目标优化设计

考虑到尺寸效应对永磁电机磁、热性能的影响,给出了一种用于微小动量飞轮的无铁心无刷永磁平面微电机的多学科设计方法。利用多学科优化软件iSIGHT及有限元分析软件ANSYS,对电机进行多学科设计优化研究。以电机质量、气隙磁密、绕组损耗为优化目标,以几何尺寸、转动惯量等要求作为约束条件进行优化计算。通过多学科设计优化,电机质量减小了28.03%,气隙磁密增加了2.9%,绕组损耗减小了2.6%,提高了设计效率,在永磁微电机的设计中具有现实意义。

转子微动状态下永磁同步电机初始位置检测

针对表贴式永磁同步电机在无位置传感器情况下难以检测出转子初始位置这一问题,研究了一种基于转子微动的初始位置检测方法。通过分析向定子绕组中注入极低频旋转电压时的电流响应,得出了在电机处于微动状态时可从静止坐标系电流响应中提取出转子初始位置信息的结论,并根据电流响应增幅的变化倍数来获得微动状态下的注入电压信号幅值,进一步提高了该方法的可行性和实用性,最后通过注入正反方向电压矢量并比较电流响应幅值来判断转子极性。实验结果表明,该方法在不同负载情况下均能准确有效地检测出转子初始位置,检测结果均可满足电机启动要求。

基于改进粒子群算法的微直线电机动子位置辨识策略研究

本文针对一种新型平面结构的微直线电机展开研究,在分析其平面结构及其工作原理的基础上,探索新型电机内部电磁耦合对动子位置检测精确度的影响。基于新型微直线电机动子结构物理模型推导动子纵向磁场强度,并通过有限元仿真分析验证理论推导结果。利用隧道磁阻传感器监测磁场强度,本文提出一种基于纵向磁场检测的动子位置辨识策略,并采用改进粒子群算法减小动子辨识误差。最后,搭建基于隧道磁阻传感器的微直线电机测试平台进行实验研究,新型微直线电机的定位控制精确度小于30μm,实验结果验证了本文提出的动子位置辨识策略和误差校正方法的准确性和可行性。