磁悬浮转子微陀螺旋转驱动方式研究

介绍了基于MEMS技术的磁悬浮转子微陀螺的旋转原理,进行了针对旋转力矩的仿真;在此基础上,给出了相应实现方案的指标分析和系统设计。经过实际测试,旋转驱动后,微陀螺可以得到均匀快速的旋转效果,为下一步陀螺效应的研究打下了基础。     

通用工艺与设备

0502950磁悬浮转子徽陀螺的微细加工工艺研究[刊,中]/吴校生//微细加工技术.—2004,(1).—68-72(D)介绍了磁悬浮转子徽陀螺的工作原理及有关的微细加工工艺。磁悬浮转子微陀螺的平面线圈是采用光刻、电镀及溅射等微细加工方法来实现的,微转子的加工有冲压、蒸铝沉积等方法,其中冲压能得到质量较好的微转子;上壳体采用体硅腐蚀来制作。初步的实验表明该方案是行之有效的。参9     

二维硅微机械陀螺的研究

报道了一种依靠载体的旋转作为驱动,能敏感载体偏航角速度与自转角速度的二维硅微机械陀螺的原理、硅摆制作、敏感元件封装和检测。分别用仿真器和速率转台对其二维特性进行测试,结果证实该硅微机械陀螺能够敏感旋转载体的偏航和旋转体自身的角速度,比例系数随旋转角速度增加而增加。陀螺性能测试说明这种陀螺达到中等精度的使用要求。     

旋转载体驱动硅微机械陀螺的设计和性能检测

提出了一种利用旋转载体自身角速度驱动的硅微机械陀螺,分析了该陀螺的工作原理,建立了这种陀螺的数学模型,设计了该陀螺的敏感结构,计算了陀螺的结构动力学参数,设计并分析了陀螺的信号检测与处理电路并针对该陀螺的特点设计了性能测试装置。理论研究和性能测试表明,利用旋转载体自身角速度驱动的硅微机械陀螺结构原理正确。     

磁悬浮转子微陀螺的微细加工工艺研究

介绍了磁悬浮转子微陀螺的工作原理及有关的微细加工工艺。磁悬浮转子微陀螺的平面线圈是采用光刻、电镀及溅射等微细加工方法来实现的,微转子的加工有冲压、蒸铝沉积等方法,其中冲压能得到质量较好的微转子;上壳体采用体硅腐蚀来制作。初步的实验表明该方案是行之有效的。     

悬浮转子式微机械陀螺仪的研究进展

介绍了一种不同于振动式微机械陀螺仪的新型微机电系统陀螺一悬浮转子式微机械陀螺仪,并就国内外关于磁悬浮转子微陀螺和静电悬浮转子微陀螺研究的各种结构及其工作原理、工艺和性能特点进行了概述,以展示这一新颖微陀螺的研究现状和发展趋势。     

用于旋转弹体态测量的硅微机械陀螺理论和实验研究

报道了无驱动结构的硅微机械陀螺,该陀螺用于测量旋转弹圆锥运动时的姿态角和姿态角速率.陀螺的结构决定了其可同时敏感旋转弹在滚动、偏航和俯仰3个方向上的角速度.分析了陀螺的敏感机理并提出了陀螺信号的解算方法.通过模拟圆锥运动的实验,证明了陀螺敏感机理和解调方法的正确性.最后给出了主要性能指标.     

旋转式硅微机械陀螺的研究

分析了旋转式硅微机械陀螺的工作原理,建立了该陀螺的数学模型,设计了其敏感结构,计算了陀螺振动元件三个轴向的转动惯量、弹性支撑梁扭转刚度、振动元件角振动阻尼系数等动力学参数,计算分析了陀螺的电容敏感特性.对制作的陀螺进行性能测试的结果表明,该陀螺利用旋转载体自身的旋转角速度作为驱动,从而说明敏感载体的俯仰(或横滚)角速度原理正确,并且理论和试验都说明,当载体自旋角速度不同时,陀螺输出信号的比例系数也不同.     

Si微陀螺结构与接口电路的混合仿真

为了快速有效地验证接口电路的可行性,对Si微陀螺建模方法及陀螺结构与接口电路的混合仿真方法进行了研究。在Si微陀螺动力学特性分析的基础上,利用硬件描述语言建立一种以低阶微分方程描述的Si微陀螺解析模型,该模型利用Si微陀螺运动特性来描述陀螺模态之间的耦合行为。利用该模型实现了陀螺结构与接口电路的快速混合仿真。对Si微陀螺自激控制环路进行分析制作了实验电路板,并对电路仿真结果进行了实验验证,测试结果与仿真结果趋势一致。实验表明,该方法能够快速有效地验证接口电路的可行性,为设计Si微陀螺接口电路提供了依据。     

旋转载体用硅微机械陀螺的敏感元件

介绍了旋转载体用硅微机械陀螺的敏感原理,计算了硅振动单元振动摆角和敏感电容的关系。介绍了旋转载体用硅微机械陀螺敏感元件的结构和利用双面多次光刻、腐蚀等微机械工艺加工得到硅振动单元的工艺过程。对制作的4个敏感元件的电容进行静态测试,得到4个敏感元件各自电容的静态值,它们之间有所偏差。     

直线超声电机动子运动特性研究

对基于面内振动的直线超声电机运动特性进行研究,简述了电机工作原理及定子椭圆运动产生条件,分析了电机运转时动子与定子的接触状态。结合定子周期性伸缩振动,以等速点（定子与动子速度相等时刻点）和临界接触点为分割点,研究了一个激励信号周期内动子的速度变化趋势,建立了稳态下动子的速度模型和位移模型。基于所建模型,借助仿真手段研究了动、定子装配间距与动子速度之间的关系。结果表明,在保证电机正常工作的前提下,动子运动速度与动、定子间装配间距近似线性关系。     

行波型球形超声电机定子的优化设计

提出了一种具有同步调心结构的球形超声电机,建立了电机驱动力矩的数学模型,重点对行波型定子进行结构优化设计。利用ANSYS对定子进行模态分析和谐响应分析;通过灵敏度分析确定结构参数优化变量,以最大干扰模态与工作模态频率差和最大定子表面振幅为优化目标,建立设计空间的响应面模型,采用多目标遗传算法(MOGA)进行优化求解得到Pareto前沿,最终确定结构参数并对定子试制件进行定扫频实验。测试结果表明,优化后的定子工作模态频率±2 kHz内无干扰模态产生,且定子两相驻波表面质点具有较大振幅,满足使用要求。     

双馈风力发电机功率解耦控制的研究

介绍双馈风力发电机的基本原理,利用矢量控制并结合定子磁场定向的矢量控制,建立基于Matlab的双闭环控制系统仿真模型。为了更为准确地实现定子磁场定向并考虑到定子绕组电阻对磁场定向的影响,采用改进型的定予磁链观测模型。通过仿真验证了采用改进型定子磁场定向的双馈风力发电控制系统,实现了有功功率和无功功率解耦。     

旋转型行波超声电机定子的结构优化

为了提高旋转型行波超声电机定子的驱动能力,延长电机的使用寿命,设计了一种带有辐射板的定子,根据辐射板与基体的连接方式共分为a~e 5种结构。基于ANSYS软件建立了定子结构的有限元仿真模型,对其进行了模态分析和谐响应分析。在对比5种结构性能的基础上,以电机的输出性能最佳为目标函数,对定子结构的辐射板槽宽w、外径d及厚度t 3个参数进行了优化,得到定子的最佳结构为a,即辐射板与基体连接长度为1mm,尺寸分别为:w=1.8mm,d=72mm,t=0.5mm。该优化结果可为旋转型行波超声电机定子的加工制作提供参考尺寸。     

行波型杆式超声电机定子模态干扰的研究

行波型杆式超声电机定子模态干扰会造成电机工作效率低下,不稳定,难以控制等问题。首先利用有限元法和Hamilton理论,建立行波型杆式超声电机定子的动力学有限元模型;其次进行模态分析,求解各模态频率对定子结构参数的灵敏度,以此为依据进行结构参数调整,实现定子工作模态与干扰模态分离;最后制作了定子样机。其模态试验结果表明达到了模态分离的目的:定子工作模态频率至少在2 kHz范围内不存在其他干扰模态,从而验证了该方法的有效性。     

电动汽车电机驱动系统效率优化控制

针对电动汽车专用PMSM控制系统的动态损耗问题,提出了一种改进的效率优化策略。分析了PMSM损耗模型,推导出系统损耗和定子磁链的关系,得到最优磁链与定子电阻相关。基于小波神经网络的动态定子电阻补偿方法,进而解决了由于最优磁链受动态定子电阻影响使得最优磁链难以准确计算的问题,以使电机驱动系统效率最佳。利用Matlab/Simulink仿真软件建立了系统模型,仿真结果证明,该策略能有效提高电动汽车驱动系统的效率。     

超声电机定子支撑结构的抗过载能力分析

为提高弹载舵机控制用超声电机的抗过载能力,该文选取超声电机最薄弱的定子支撑为研究对象,以其厚度、位置及宽度为设计变量,使用有限元分析法模拟炮弹发射时产生的10 000 g（g=9.8 m/s2）高过载环境,研究不同参数定子支撑的抗过载能力,设计出合理的超声电机定子结构。最后通过马歇特锤击实验得到优化前、后定子的高过载冲击变形情况,并使用磁滞测功仪检测装有冲击变形后两种定子的超声电机的输出性能。实验结果表明,采用优化后的定子结构的超声电机经大过载冲击后,其输出性能更好。     

解决超声电机定子模态混叠的有效方法

针对超声电机定子在设计过程中的模态混叠现象,从定子的灵敏度分析出发,利用有限元法,计算出旋转型行波超声电机定子的模态频率对各结构参数的灵敏度,寻找出分离超声电机定子工作模态与非工作模态的一般方法。文中以南京航空航天大学超声电机研究中心研制的某TRUM-60旋转型行波超声电机为例,对其工作模态与非工作模态进行了分离,计算结果表明,该文提出的方法能很好的把工作模态与非工作模态分开。试验也证明该办法是行之有效的。     

Online Identification of Stator Transient Inductance in Rotor-Flux-Oriented Induction Motor Drive

In a rotor-flux-oriented induction motor drive, stator transient inductance is varied with the change of operating conditions. If the stator transient inductance is not tuned, the field orientation cannot be obtained. As a result, q-axis rotor flux does not become zero, and the performance is deteriorated. This paper shows the problems caused by the detuning of stator transient inductance and proposes a simple online tuning scheme of stator transient inductance for an indirect rotor flux-oriented induction motor drive. Stator transient inductance is estimated only by stator voltage and stator current. The proposed method is verified by simulation and experimental results.     

基于自适应PI在线补偿感应电机定子电阻

感应电机定子电阻变化是影响直接转矩控制低速性能的主要原因之一。该文分析了定子电阻变化对直接转矩控制性能的影响，并指出可能出现系统不稳定的现象。根据实际定子电流和给定定子电流的差值，提出了基于自适应PI的在线定子电阻补偿方法，解决了定予电阻对系统性能影响的问题。仿真结果表明，该文提出的方案能实现对实际定子电阻的辨识并对控制系统所采用定子电阻在线补偿，从而改善了直接转矩控制系统的低速性能。