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。     

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。     

旋转光轴直线驱动装置的设计和应用

针对普通螺杆螺母直线传动在实际使用中的不足,创新地设计了一种以旋转光轴为动力,通过摩擦驱动方式,实现对物料直线输送的装置,并试图将该实用新型应用于日常生产和生活设施中.     

磁悬浮线性电泵技术特点分析及现场应用

系统阐述了磁悬浮线性电泵采油设备的原理、结构、特点及在油田的现场使用中遇到的问题、应对措施。说明了该设备可满足各油田对磁悬浮线性电泵采油设备提出的要求,并介绍了磁悬浮线性电泵采油设备的应用情况。该设备的应用有效解决了常规设备采油时的管杆偏磨问题,降低了设备运行成本,促进了采油工艺水平提升。     

磁悬浮飞车驱动特性研究

磁悬浮飞车采用磁悬浮技术来实现车体的悬浮,采用螺旋桨来进行驱动。通过在架空的飞车导轨下方铺设挡风板,来增强螺旋桨气流推力的反作用力,提高驱动效率。通过实验研究及理论计算的方法,研究了磁悬浮飞车在低速运行时挡风板角度变化对驱动力的影响。对磁悬浮飞车的电磁等效摩擦力进行了研究,分析了等效摩擦力对飞车运行的影响,最后探讨了磁悬浮飞车实际应用的可行性。     

基于电磁场和永磁体的磁悬浮地球仪控制装置研制

本文介绍一个能以40mm间隙悬浮30kg的磁悬浮地球仪模型的结构及工作原理,给出了基于单片机的磁悬浮地球仪控制系统的硬件和软件结构,实现了地球仪的大气隙稳定悬浮和旋转。     

直线驱动磁悬浮进给机构的研究

分析了传统机械进给机构的特点,设计了一种集磁悬浮和线性驱动技术为一体的精密进给平台机构,此机构采用直线同步电机对悬浮的平台机构提供驱动力。这种驱动方式避免了传统驱动方式造成的摩擦、弹性变形、滞后和非线性误差,实现了平台进给机构在水平和垂直两方向的无接触支撑和导向。针对磁悬浮平台进给机构设计了直线同步电机的结构,并对直线电机产生的磁力进行分析计算。直线驱动技术在磁悬浮平台进给机构中的应用使进给系统具有响应快速、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。     

基于控制参数切换的磁悬浮旋转机械隔振技术研究

与传统机械轴承相比,磁悬浮轴承的一个重要特点是可通过调整控制参数改变其刚度和阻尼,因此本文研究了一种基于控制参数切换的磁悬浮旋转机械隔振技术。该技术通过调整磁悬浮轴承在不同转速下的控制参数,实现系统固有频率的偏移,改变频率比,从而提高磁悬浮轴承在不同转速下的隔振效率。最后,通过算例验证了该技术的隔振效果并给出了控制参数选择方法。本文的研究可为改善水泵、鼓风机等旋转机械在不同工作转速下的振动传递提供一定的理论和工程依据。     

永磁悬浮非接触回转驱动系统

提出一种永磁悬浮非接触回转驱动系统,该系统由悬浮部分和非接触回转驱动两部分构成。悬浮部分采用运动控制方式,利用音圈电动机驱动永磁铁实现悬浮物竖直方向的稳定悬浮;回转驱动部分由直流伺服电动机驱动径向磁化永磁铁回转,形成变化磁场,非接触驱动悬浮物回转。本系统未在悬浮物中加入任何磁性材料,仅利用悬浮物表面剩余磁化点实现悬浮物的非接触回转驱动。介绍系统的悬浮与驱动原理,建立非接触驱动数学模型,并利用仿真与试验分析系统的回转驱动特性。分析结果表明：悬浮物的非接触回转驱动可以由伺服电动机驱动盘状永磁铁旋转来实现。铁球是否旋转与磁铁的数量无关;驱动磁铁的数量与系统的响应速度成正比,驱动磁铁的数量增多,输入速度和输出速度之间的线性度相对提高,旋转稳定。明晰本系统的非接触驱动特性,为隔离环境下铁磁性物品或零件的非接触操纵和姿态控制奠定了理论基础。     

磁悬浮工作台形变对承载磁场力的影响分析

基于ANSYS有限元分析软件,对承载力为500N的磁悬浮工作台的形变对其支承电磁铁磁场力的影响进行了分析.分析结果表明:当悬浮气隙为0.3mm且工作台上、下支承电磁铁处的最大形变量△1和△2分别不超过0.02mm和0.01mm时,磁悬浮工作台的承载性能得到提高.将有限元分析软件应用于磁悬浮工作台的设计中,对提高其设计质量具有重要意义.     

交流感应磁悬浮技术的研究

基于电磁感应定律和励磁线圈与非磁性导体环间的等效电路模型,对处在交变磁场中的非磁性导体环受到的感应悬浮力进行了研究。非磁性导体环以铝环作为研究对象,提出了铝环受到感应悬浮力的测量方案,并设计了感应悬浮力的测量装置。对不同励磁线圈电流大小、电流频率、铝环相对线圈端部位移等参数条件下铝环受到的感应悬浮力进行了试验研究,并且利用有限元软件ANSOFT对各参数下的感应悬浮力进行了仿真分析。仿真和试验结果表明:铝环受到的感应悬浮力与电流的平方近似成正比关系;当励磁线圈电流频率大于50Hz时,增加线圈电流的频率,感应悬浮力的变化不明显;随着铝环和励磁线圈相对位移的增加,铝环受到的感应悬浮力明显减小。     

一种磁悬浮球数字控制系统的研制

文中介绍了磁悬浮球控制系统的结构及工作原理,给出了基于MCS－51单片机磁悬浮球数字控制系统硬件和软件框图,实现了钢球的稳定悬浮。     

加工中心龙门磁悬浮高度的滑模控制

针对龙门加工中心中的移动横梁,提出了采用磁悬浮技术,实现无摩擦驱动的新型控制方案。根据所建立的横梁磁悬浮系统的数学模型,应用基于微分几何的反馈线性化方法将非线性的电磁悬浮系统转化为线性系统,然后利用积分滑模控制器来对整个系统进行鲁棒控制。仿真研究结果表明,与传统控制方法相比,系统具有很强的抗扰性和较高的刚度,横梁能够实现无摩擦稳定悬浮。     

龙门移动式数控机床横梁磁悬浮控制系统研究

针对龙门移动式数控机床中的移动横梁,提出了采用磁悬浮技术,实现无摩擦驱动的新型控制方案。首先,建立了横梁磁悬浮系统的数学模型,利用反馈线性化方法,将非线性模型转化为线性模型,再采用PI状态反馈设计的方法,设计一个悬浮控制器。该反馈线性化是一种全局线性化的方法,优于传统的局部近似线性化的方法。仿真结果表明,该悬浮控制器可以保证全局稳定,使系统具有良好的鲁棒性。     

八角形线圈的亥姆霍兹模式

教科书中讲释亥姆霍兹线圈均以环形圈为模版。但在实际应用中,当需求规模较大尤其是建立三维体系时,为了便于定位,便于加工及节省材料,常采用正方形线圈为模版。不过线圈绕制中由于四个直角的应力作用,很难把握正方形线圈绕组的紧密和原型恆定、对称,显然这又有悖电磁学的诸多概念。鉴此,本文提出了以正方形为框架切去四角的八角形线圈模式,相应推出了满足亥姆霍兹线圈的基本条件,并给出了轴向磁感应强度的求解方程和均匀性的实测数据。     

机床横梁磁悬浮系统的动态积分滑模变结构控制器的设计

设计了控制悬浮高度的滑模变结构控制器和动态积分滑模控制器.动态积分滑模控制器可保持悬浮高度的稳定性,并能够有效降低滑模控制器抖振的发生.仿真研究结果表明,通过动态积分滑模控制器和传统的滑模控制器相比较可以得出,动态积分滑模控制器能够更好地实现稳定悬浮,具有很强的抗扰性并能够使系统具有较高刚度.     

磁研磨装置设计中的磁力线分析

磁研磨是利用磁力的作用进行表面抛光处理的新方法.磁力线的分布情况,严重影响着加工效率.为此,在设计磁研磨装置时,利用计算机软件模拟工作条件,掌握磁力线的方向及强弱变化,及时调整设计结构,可以最大限度地利用磁力,提高工作效率.从磁研磨的加工原理出发,分析了影响加工效率的诸因素,提出一些解决办法.     

磁悬浮微动机器人的磁力及其运动特性分析

提出利用电磁铁的磁力作为机器人的运动驱动,利用这种电磁力的磁悬浮微动机器人不需要任何关节,结构紧凑,运动精度高。文中主要介绍了这种机器人的结构及其原理,推导了机器人的磁力特性以及运动特性,并通过单自由度磁悬浮实验台对运动特性进行了验证,实验证明推导的结果是正确的。     

磁悬浮伺服的机器人装配夹具柔顺性分析

提出了一种全新的磁悬浮伺服的机器人装配夹具 ,分析了夹具的柔顺性 ,得出了机器人轴孔装配过程中的力平衡关系式 ;将所研制的夹具进行了轴孔装配实验 ,实验结果表明 ,该夹具具有较好的柔顺性 ,能成功地解决轴孔装配过程中的零件对准问题。     

LC调谐磁悬浮轴承电磁力分析

研究的LC调谐磁轴承是被动式磁力轴承的一种,它具有体积小和结构简单等特点,一般应用在体积要求比较高以及成本要求比较低的场合,如陀螺仪表等。介绍了LC调谐磁悬浮轴承的基本结构和工作原理,利用Ansoft软件分析了此磁悬浮轴承的磁场强度与磁力线分布情况。推导了该磁悬浮轴承的单自由度吸力方程,讨论并分析了影响吸力大小的相关参数,提出了在试验过程中应该注意的一些问题。通过试验仪器测得电磁铁的等效电感与等效串联电阻等参数并拟合成相关函数代入吸力方程,进一步分析了吸力的大小,为此类磁悬浮轴承的设计提供参考。