抗磁悬浮静电电机悬浮与驱动特性研究

微型电机随着特征尺度的降低,其表面效应凸显,摩擦问题急剧突出。抗磁悬浮技术具有无摩擦、被动自稳定、尺度效应下浮重比显著提升等特点,是解决微型电机机械摩擦问题的一种有效途径。提出了一种基于抗磁悬浮静电驱动的微型电机方案,研制了转子直径为10 mm的定子下置式微型抗磁悬浮静电电机;基于永磁体电流等效模型,推导了抗磁悬浮静电电机磁通密度表达形式,建立了抗磁悬浮力的数学模型,获得了悬浮力与悬浮高度的关系并进行了实验验证;基于电容静电能原理,建立了抗磁悬浮静电电机的驱动力矩数学模型,获得了静电驱动力与定子输入电压、悬浮高度的关系并进行了实验验证;开展了旋转实验研究,分析了输入电压、环境湿度对转速的影响规律,获得了抗磁悬浮静电电机的驱动特性。本研究将会为高性能微型抗磁悬浮静电电机的研究提供支撑。     

磁悬浮硬盘驱动器及其静电防护设计

磁悬浮硬盘可以提高硬盘的转速，减少寻道时间，提高存取速度。但完全悬浮在空中的硬盘会因与空气的高速摩擦而产生静电，危害硬盘信息存储的安全性。这里针对研究开发磁悬浮硬盘技术中的静电干扰问题，提出了安全可靠的解决办法。     

磁悬浮转子陀螺的研究进展

悬浮转子陀螺具有精度高的潜在优点,并可同时测量二轴角速度和三轴加速度.它可分为静电悬浮转子与磁悬浮转子陀螺两种类型.本文就国内外研究的磁悬浮转子陀螺的各种结构及其工作原理、工艺和性能特点进行了阐述,特别是对磁悬浮转子微陀螺发展的最新进展作了较详细的介绍.     

永磁悬浮技术的实现机理与发展现状

永磁悬浮技术利用磁体与磁体或铁磁体之间力的作用实现无接触支撑,具有无摩擦、低能耗等显著特点。随着稀土永磁材料的发展,具有高剩磁、高矫顽力、高磁能积的永磁体大幅提高了系统的承载性能,国内外学者相继开展了永磁悬浮技术的研究工作。我国的稀土储量居世界首位,发展永磁悬浮技术具有天然优势和重要意义。首先,明晰了永磁悬浮技术的机理和特点;其次,系统性回顾了永磁被动悬浮和永磁主动悬浮技术的发展历史,并重点阐述了气隙调节式、磁阻调制式、磁源调整式三种永磁主动悬浮系统的磁路结构、悬浮特性及研究现状;再次,分析了磁路设计与优化、磁力精确建模、系统性能与控制方法等技术难点,并提出相应的解决策略;最后,展望了永磁悬浮技术在重力补偿器、轻载微型轴承、低频隔振等领域的未来应用前景及发展趋势。     

电磁悬浮静电驱动旋转微镜控制系统设计

为了实现对电磁悬浮微镜绕轴向-180°到+180°角度的旋转控制.对该系统所采用的电磁悬浮、静电驱动、转角闭环控制等进行研究。首先,设计和制造了电磁悬浮微镜的定子和转子结构。接着,对通过线圈的电流频率、电流大小与悬浮高度的关系进行仿真和实验,实验结果和仿真结果基本一致。然后,在分析变电容驱动原理的基础上,进行旋转控制实验,说明在按相序通电情况下,转子能实现旋转。最后,介绍了采用高精度的电容检测的转角闭环控制系统。实验结果表明:在激励电流峰-峰值是0.5A,激励频率为20MHz时,转子悬浮到100μm高度,能够实现指定角度的控制,基本满足电磁悬浮微镜的控制要求。     

磁悬浮运动平台的PID控制

磁悬浮运动平台采用磁悬浮技术将运动部件悬浮在运行导轨之上,从而实现平台的近零摩擦高速高精密运动.运用比例、积分、微分(PID)控制算法,通过选用合理的增益系数,对平台实现了精确悬浮控制和稳定性控制.实验结果与分析表明,基于PID控制的磁悬浮无阻尼结构的运动平台具有较好的稳定性和悬浮精度.     

可控磁悬浮技术在机械产品中的应用

磁悬浮技术将电力电子技术、自动控制技术、传感器技术、检测技术、微机等高新技术有机地结合在一起,成为典型的机电一体化技术。在表现形式上是利用电磁力将物体无机械接触地悬浮起来,以满足生产工艺和科学技术向高速、精密化方向发展的需要,并提高振动控制水平。磁悬浮技术分为被动和可控两种,可控磁悬浮技术,实现稳定悬浮的电磁力是动态的,近年来,该技术由宇航、军事等领域的应用,开始向一般工业应用方面发展。     

主轴磁悬浮轴承的设计

以机床主轴磁悬浮轴承为研究对象,将磁悬浮轴承与液体悬浮轴承、气体悬浮轴承进行比较。并系统的设计出支撑机床主轴磁悬浮轴承的主要技术参数,对机床主轴有源型8极锥形磁悬浮轴承的设计过程进行了详细计算。     

大间隙下的磁悬浮测控系统设计与研究

大间隙 (如 :15 0～ 2 0 0 m m )下的稳定悬浮控制涉及两个方面 :一方面是磁悬浮控制系统能够产生足够大的磁力克服被控对象的重力和扰动 ;另一方面是选用何种传感器能够检测大的悬浮间隙并反馈给悬浮控制系统使被控对象稳定悬浮。采用激光光强检测技术和磁悬浮控制技术相结合 ,实现了一直径为 2 m、重 34kg悬浮间隙为 180 m m的大型地球仪稳定悬浮并使地球仪以每分钟 2转的速度稳定旋转。     

抗磁悬浮研究综述

抗磁悬浮技术利用物质的抗磁特性,无需外界能量输入即可实现常温被动静态稳定悬浮,获得众多学者的关注。尤其是近30年来,随着微细制造与强磁场技术的发展,抗磁悬浮相关研究持续增加。目前,国外众多研究机构基于抗磁悬浮原理已经开展了较为丰富的相关研究工作,但国内在该领域的研究成果相对较少,研究内容较为单一。针对国内该领域这一研究现状,从抗磁悬浮机理、抗磁悬浮特点及抗磁悬浮相关应用研究成果进行全面的综述。提出抗磁悬浮不仅具备无磨损、无需润滑、低能耗等优点外,还具有常温被动静态稳定悬浮、微纳米尺度应用、低刚度等特点;指出该技术在微纳旋转机械、振动能量捕获、高灵敏度传感器、生物细胞/微粒子操纵等领域具有非常广阔的应用前景。为国内学者开展相关抗磁悬浮研究提供了综述资料。     

磁悬浮轴承连续式模糊控制系统

介绍了主动磁悬浮轴承的连续式模糊控制系统，主要由高精度气隙检测电路、PS－7483多功能综合板与PC机组成，系统具有较高控制精度，良好的动态特性和鲁棒性。     

磁悬浮进给机构设计

设计了一种集磁悬浮技术和线性驱动技术为一体的精密磁悬浮进给机构。这种机构采用直线同步电动机对悬浮平台进给机构提供驱动力。实现了进给机构在水平和垂直两方向的无接触支撑和导向，具有响应快速、刚度高以及定位精确的特点，能够满足微电子设备高精度、高效率和超洁净加工的需要。文章还对磁悬浮力和直线电动机推力进行了分析计算。     

一种新型汽车主动悬架控制系统的研究方法

主动悬架控制器的设计中引入了一种新型研究方法,缩短了主动悬架控制系统的开发周期。采用MATILAB／Simulink／RTW（Real—Time Workshop）为软件开发环境,采用xPC结构配置目标硬件,将通用PC转化为实时控制器,搭建开发平台建立了被动悬架、线性二次型高斯（Linear Quadratic Gaussian,LQG）主动悬架和模糊控制主动悬架的Simulink模型,利用RTW工具箱从Simulink模型自动生成可执行代码,下载到xPC环境的目标PC上采用外部模型运行,得到仿真结果,在时域范围内采用均方根值（RMS）法对3种悬架模型的性能加以分析对比。     

车载飞轮电池磁悬浮刚性转子的数学模型

研究汽车运动对车载飞轮电池的影响。以及车载飞轮电池磁悬浮转子的受力分析。结合国内外研究现状。建立了车载飞轮电池磁悬浮转子的数学模型。     

电磁驱动磁悬浮进给机构研究

设计了一种新型电磁驱动磁悬浮进给机构,将电磁铁与导磁体静平衡位置交错,使其不仅产生悬浮力,而且还可利用此交错位置产生的复原力为驱动力,简化了结构设计与控制环节。分析了磁悬浮吸力及驱动力,在保证驱动力为最大的前提下,确定出电磁铁初始位置,并通过优化计算,给出了只与工作台质量有关而与其几何尺寸无关的电磁铁结构参数。     

悬浮磨料磁流体射流技术的研究

分析了现有磨料射流技术存在的问题,论述了磁流体推进技术原理及其优点,提出了一种悬浮磨料磁流体射流技术;通过试验装置验证了导电流体能产生增压效果,指出了形成悬浮磨料磁流体射流新技术中涉及的关键技术,阐述了关键技术研究状况及其主要的技术难题,为磨料射流的发展提供一种新的研究方向。     

永磁悬浮无尘传送系统的悬浮特性及解耦控制仿真分析

介绍了一种永磁悬浮无尘传送系统。该系统采用两对双列对称布置的非接触主动永磁悬浮支承。悬浮支承中,永磁铁提供磁性力,伺服电机驱动永磁铁转动,通过改变悬浮支承与悬浮导轨间的磁通量实现悬浮力的实时控制。通过消除冗余的悬浮支承控制点建立悬浮系统的动力学模型,应用LQR控制方法仿真分析未解耦系统的悬浮特性,证明该系统的耦合性及不易控制性。此外,采用状态反馈解耦控制策略对系统进行解耦控制仿真,结果表明该策略可以使系统解耦,并具有较高的稳定性和较快的响应特性。     

基于垂向性能研究的新型悬架参数设计

设计了一种用于四轮独立转向独立驱动电动轿车的独立悬架,该悬架采用双横臂、螺旋弹簧结构,悬架连接带轮毂电机的大质量电动车轮。对悬架系统进行简化,建立了悬架二自由度振动模型,采用均方根值分析方法,计算出振动系统的频率响应函数及振动响应的均方根值(包括车身加速度均方根值、车轮相对动载荷均方根值及悬架动挠度均方根值),基于悬架参数对电动车辆垂向性能的研究,提出了新型悬架弹簧刚度和减振器阻尼系数的设计方法,结合仿真及实验验证了设计方法的合理性。     

飞轮储能磁轴承系统结构及其悬浮特性

介绍了一种由径向永磁轴承与电磁推力轴承组成的单轴主动控制的飞轮储能磁轴承系统结构 ,径向永磁轴承提供径向恢复力与轴向悬浮力 ,电磁推力轴承提供轴向恢复力。并对系统的结构参数计算及其磁悬浮特性进行了分析与讨论。研究结果表明 ,永磁轴承动、静磁环轴向位移对系统承载力与刚度有明显影响 ,采用多对磁环永磁轴承 ,有利于提高系统承载力与径向刚度     

中低速磁浮列车悬浮磁铁特性研究

悬浮磁铁是中低速磁浮列车运行的关键部件,其工作特性直接影响悬浮系统的控制精度和稳定性。使用有限元分析软件ANSYS对中低速磁浮列车悬浮电磁铁的磁场进行静态分析,验证有限元模型的准确性;根据悬浮列车运行中存在的电流情况,分析悬浮电磁铁瞬态磁场,获得瞬态电流变化下悬浮电磁铁悬浮力,磁通密度和能量损失的变化规律;基于不同斜率的瞬态电流加载,分析了电流斜坡加载斜率与悬浮电磁铁悬浮力,电流斜坡加载斜率与能量损失之间的关系。研究可为磁悬浮列车的悬浮控制和节能设计提供参考。