低齿槽转矩低温升电机技术研究与设计

齿槽转矩影响电机的转动平稳性,温升影响电机自身绝缘可靠性,同时也影响系统工作运行环境。针对低齿槽转矩低温升电机的需求,文章围绕低齿槽转矩、低温升等电机设计的关键技术,通过理论分析及有限元仿真优化设计,研制出一款额定输出转矩不低于25Nm,齿槽转矩不大于80mNm,机壳表面温度不大于35℃的低齿槽转矩低温升液冷电机,并通过试验数据验证了理论分析与仿真方法的准确性。相关工作为低齿槽转矩低温升液冷电机的设计开发提供一定参考价值。

微电机电刷用蜗卷弹簧的优化设计

蜗卷弹簧是保证微电机有效工作的关键部件,为降低蜗卷弹簧扭转过程的最大应力,提高其安全系数,在Ansys Workbench环境下,详细分析蜗卷弹簧的扭转过程,得出簧片的转动位移、应力分布和簧片层间的相对滑动位移;在此基础上,通过对比分析,得出最优的设计参数,实现了降低蜗卷弹簧扭转过程的最大应力的目的。研究表明:通过增加弹簧圈数和加大过渡圆弧半径,可以将扭转过程中的最大应力由983.18 MPa降低为795.37MPa,降低了187.81 MPa,其安全系数由1.6提高到2.0,有效提高了产品的可靠性。

高速微型永磁电机转子护套过盈配合的计算与分析

通过理论计算出高速微型永磁电动机转子护套与永磁体间过盈量,确定了它们之间的配合公差,并根据计算得到的过盈量,运用ANSYS有限元分析软件对该电动机转子护套过盈进行分析研究,得到了转子护套和永磁体的应力分布云图,等效应力均小于材料的许用应力,说明该电机转子护套在高转速下能够很好地保护永磁体,同时针对不同过盈量对电动机转子护套和永磁体应力影响进行了分析,提出了过盈量最佳选取范围,为高速微型永磁电动机转子结构设计及护套与永磁体间过盈量的选取提供依据,并对同类电机转子的设计和优化有一定的参考意义。

永磁同步电机定子振动特性分析

为了研究永磁同步电机电磁力导致电机振动与噪声问题,采用有限元法对电机气隙磁密进行分析,得到电机在空载运行时的气隙磁场和径向电磁力;接着对永磁同步电机定子系统进行模态分析,获得电机定子系统结构固有频率,分析了径向电磁力对电机模态振动影响;同时采用模态试验,并将有限元仿真数据与模态试验数据进行对比,验证了有限元模态分析的可靠性。结果表明:该永磁电机定子径向电磁力波频率与定子结构模态频率相差较大,不会因电机径向电磁力产生共振.,相关研究工作为永磁电机设计与优化提供参考。

永磁同步电机参数自整定及参数辨识技术研究

针对当前永磁同步电机广泛应用于各个领域的趋势,使得伺服电机控制器具有参数辨识及自整定功能,具备更广泛的通用性,成为系统迫切需求。本文从永磁同步电机数学模型入手,分析了永磁同步电机电流环、速度环控制器设计所依据的4个模型参数。并基于此,提出了针对控制器设计所需的4个模型参数的辨识方法及控制器参数自整定方法。实验结果证实了本文所提方法的有效性。从而使得伺服控制器具备一定的通用性。

机器人关节电机及其技术发展综述

关节电机是机器人关节的核心组件,为了促进机器人行业的发展,本文对机器人用关节电机及其关键技术的发展概况进行了综述。文章首先对机器人关节电机的概念及其特点进行了阐述,详细调研了机器人关节电机类型及其发展现状。根据机器人关节电机的特点,总结了该类电机关键技术及其发展现状,提出了亟待解决的问题,并展望了机器人关节电机未来的发展趋势。

基于Halbach阵列的机器人关节电机关键技术研究

机器人关节电机对电机的过载能力、电机重量、响应速度有较高的要求,而传统的力矩电机转子外径较大,转子重量和转动惯量较大,响应慢。基于Halbach阵列设计了一款机器人用关节电机,利用了Halbach阵列的磁屏蔽作用。使用非导磁铝合金作为转子轭部的材料,降低了转子的质量和转动惯量,提高了电机的响应速度。分析了Halbach阵列的优势,列举了几种常见的Halbach阵列结构,确定了电机的尺寸参数。通过电磁场有限元仿真分析了基于Halbach阵列的机器人关节电机的磁钢尺寸对电机性能的影响。最终通过试验验证了该技术的有效性。

活塞发动机的永磁起发电机无位置传感器控制技术

针对活塞发动机起动静力矩大、转动惯量小,高速工作时活塞发动机油门响应慢,转速波动大,匹配的外转子永磁起发电机低电感、高频率、无位置传感器,提出基于数学模型与锁相环相结合的无位置估算策略。起动时采用单级锁相环进行转速和位置估算,通过锁相环的高环路增益设计来保证位置估算的快速性。利用发动机惯量小的特点,通过施加随机力矩,使发动机获得较高加速度,产生较高反电势,最终使锁相环快速进入稳定工作状态。通过对角频率进行正向补偿和对正负相频率进行差异限幅,实现反转起动抑制。发电时采用快速稳速内环与慢速稳压外环相结合的控制策略。发电位置与转速估算采用两级锁相环实现,第一级锁相环通过高环路增益设计保证快速性,满足宽转速范围应用需求;第二级锁相环利用第一级锁相环输出的角频率,通过低环路增益设计,实现位置信号计算的精确性。实测结果表明,起动时,在任意发动机静止位置,控制器仅输出2 Nm对应的三相电流,就可实现最大5 Nm阻力矩的发动机正转起动;发电时,转速稳定精度可达±30 r/min,电流频率上限为1 kHz。所提出无位置传感器控制方法适合增程式无人机用活塞发动机。

多路负载特性同步发电机的研究与设计

为满足某水下装备系统需求,设计一款具有体积小、转速高、多路负载特性、功率密度大、内部全密封等特点的同步发电机。本文借助仿真软件进行优化分析,针对多通道输出设计中的困难,通过电机场路联合仿真,对仿真的空载电压和负载输出功率与任务要求进行了对比,仿真结果准确有效。通过样机的实测结果的对比,验证了设计的可行性和可靠性。

航空直流起动发电机换向火花抑制研究

针对航空直流起动发电机大电流、高转速产生的换向火花导致换向器表面高温烧蚀换向片,同时换向火花产生的电磁辐射对飞行器的通讯系统造成干扰的问题,根据经典换向理论建立直流起发电机换向数学模型,从电磁优化和机械试验两个方面研究了换向火花的抑制措施。首先,从电磁角度研究主磁极计算极弧系数对电流换向的影响,当计算极弧系数为0.65时电机近似直线换向;当电刷覆盖系数为2.41时,较小电抗电动势降低了换向电流,同时对电机起动性能和发电性能影响忽略不计。然后,从机械结构角度对不同电刷材料和不同电刷压力开展试验,结果表明选取52 kPa的电刷压力和TDQ52有芯柱电刷,脉动电压从0.88 V降低到0.53 V,电机在起动和发电两种状态下的换向火花都显著减小。所采取措施对于提高电机航空电源品质和延长电机使用寿命具有重要价值。

EPS电机性能要求与技术现状分析

电机作为电动助力转向系统的驱动源,其性能直接影响了电动助力转向系统以及整车的操作性、舒适性、可靠性,对电动助力转向系统电机类型及电动助力转向系统电机性能要求与技术现状展开分析,相关工作为国内电动助力转向系统及其电机的设计开发提供一定参考价值。

精密电机有溶剂漆真空压力浸渍工艺研究及应用

针对军用精密电机槽满率高、工作环境恶劣等特性,要求其电枢浸漆处理后的绝缘稳定性好。从真空浸漆与真空压力浸漆效果比较、真空压力浸漆技术的工艺参数优化、不同保护非浸漆部位方式等方面进行了工艺研究。与传统方法相比,采用研究后的技术方法浸漆,挂漆量更大、湿热试验中电机的绝缘电阻稳定。解决了此前进行浸漆后电机在湿热状态下绝缘稳定性较差的难题,从而提高精密军用电机的绝缘一致性。

一种耐极端环境高功率密度电机设计技术

文章根据高超声速飞行器用一款高功率密度电机需求,开展了耐极端环境(400℃)下高功率密度电机的设计及研制,通过理论分析和仿真分析对其耐高压油道、耐极端环境材料等关键技术进行研究,通过样机试验验证了该设计方法的可行性,为后续新一代高功率密度电机高水平发展和应用提供重要的技术指导作用和研制工程价值。

高集成度双传感器微型无刷电机的设计

双传感器微型无刷直流电动机相比普通的无刷直流电机来说增加了一套磁编码器,结构更加复杂、紧凑,同时也可获得更高的控制精度。通过合理的结构布置、电磁仿真计算来增加电机强度、降低各类损耗,使电机能够长时、稳定、高效的工作。

无刷力矩电机零位设计技术研究

永磁无刷力矩电机零位校准直接影响电机的性能和控制精度,实现零位精确设计不仅能够提高产品设计效率,而且能有效降低电机转矩波动带来的振动、噪声等问题。本文研究永磁无刷力矩电机零位设计方法,提出了基于有限元精确设计永磁无刷力矩电机零位的方法,通过在ANSOFT Maxwell中建立电机的2D有限元模型,实现分装式无刷力矩电机的零位仿真和计算,确定样机零位位置。最后通过研制样机进行试验,验证该方法的有效性。方法的提出可实现无刷力矩电机的零位精确设计,可有效提升产品设计水平,具有一定的工程设计意义。

一种抑制力矩电机转矩波动的极槽数选用方法

低转矩波动是力矩电机实现高精度、精细化伺服动作的前提。反电动势高次谐波是引起转矩波动因素之一,推导了正弦波驱动力矩电机极槽数与反电动势高次谐波的关系,通过极槽数选用来减少反电动势高次谐波含量从而实现降低转矩波动。样机试验表明,选用可消除5次谐波的极槽组合可有效降低转矩波动。

航空三级式直流发电系统瞬变电压抑制技术研究

三级式无刷发电系统是当前多电飞机等航空飞行器的主流电源系统,发电系统通常需要在大倍数功率过载和空载状态进行切换,而在航空电源标准中对瞬变电压峰值和恢复时间都有严格要求,随着功率密度和转速指标不断提高,发电系统交流频率和电机绕组感性成分逐渐增大,负载切换下瞬变电压抑制成为关键难题。本文研究了高压三级式直流发电系统瞬变电压的产生机理和多种抑制方法,通过仿真和理论分析了抑制手段及效果,进行了多种方法的优劣性综合对比,能够为新一代高速大功率航空三级式发电系统设计和可靠应用提供参考。

宇航步进电机多工况温度场仿真与试验研究

针对宇航步进电机在不同工况下,温升差异大导致温度场仿真模型难以准确预测电机实际温升的问题,建立某型号步进电机三维温度场有限元仿真模型,搭建试验平台对步进电机多工况下温升规律进行研究。结合实际温升数据,不断对仿真模型系数进行修正,将修正后的仿真模型系数应用到新电机的温度场计算,对比仿真模型计算温升与实际温升之间的误差,结果表明修正后的步进电机温度场仿真模型准确性较高,可对多工况下步进电机的温度场计算提供依据。

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ANSYS Maxwell的永磁直流空心杯电机三维仿真分析

以某型永磁直流伺服空心杯电机为例,利用ANSYS Maxwell软件建立三维有限元分析模型,对零件赋予材料属性及设置激励源,通过改进外电路设置及网格剖分方法,得到模型在稳态的磁场分布及瞬态的输出特性结果。对比3款电机的有限元与实测结果,结果表明,模拟数值与实测数值偏差均在5%以内,验证该有限元分析方法具有较高的准确性,为该类型电机的正向设计及优化提供理论依据。