有限转角力矩电机起动转矩测试方法探讨

随着科技的发展,一种有限转角力矩电机广泛应用于导弹雷达的无线定位、伺服阀门的运行以及通过小角度旋转的各种驱动系统。由于起步较晚,有限转角力矩电机的起动转矩测试项目在对应的国军标中没有涉及,而它的起动转矩准确与否是一个关键点。本文立足于有限转角力矩电机的发展现状,提出一种有限转角力矩电机起动转矩的测试方法,从测试角度对该方法进行分析论证。在此基础上,研制了一套有限转角力矩电机的起动转矩测试装置,并对其进行了可行性验证。用该测试装置对有限转角力矩电机的起动转矩进行试验,并对试验数据进行分析。结果表明该装置实现了有限转角力矩电机起动转矩的测试,并显著提高了测试精度。     

一种有限转角力矩电机的设计方法

研究用于扫描驱动系统的一种永磁有限转角力矩电机的设计方法。以经典磁路计算方法,推导出反电势、电磁转矩、电枢电感等电机参数的计算公式。研究结果表明在电机工作角度范围内反电势为平顶波,并与电机转速成正比,以及平均力矩与电流成正比,并得出电机物理尺寸、材料性质与以上各参数的相关性。用Maxwell2D软件进行有限元建模仿真分析,验证设计计算公式的正确性。该有限转角力矩电机功率密度较高,体积小,可靠性高;并且工作特性接近直流电机,控制方式简单。     

数字化有限转角力矩电机控制技术

本文提出了某燃油阀门的有限转角数字化控制系统设计方案。从控制的角度详细阐述了有限转角力矩电机电流、速度、位置三闭环控制系统设计,详细介绍了控制系统的硬件设计、控制环路设计以及软件时序设计。对其进行仿真计算,同时对样机产品进行了阶跃、扫频、跟随等性能测试,试验结果表明该数字化控制系统具有重要的实用价值。     

基于硬件在环的有限转角力矩电机控制系统仿真平台开发

针对有限转角力矩电机的控制系统进行了仿真平台的开发,通过对电机简化的物理模型建模和控制器设计,搭建了有限转角力矩电机的Simulink模型,并采用双闭环反馈PID控制器进行控制。对硬件在环仿真系统的结构和配置进行了详细介绍,包括实时仿真上位机、仿真机箱、处理器板卡和电机控制板卡。设计并开展了基于硬件在环的有限转角力矩电机控制实验。实验结果表明,该控制系统具有良好的稳态和动态响应特性。     

有限转角力矩电机输出力矩不对称分析

针对某型旋转伺服阀用有限转角力矩电机在不同旋转方向下输出力矩不对称进行分析,并提出一种解决方案。原样机采用6极6槽电磁结构,该电磁结构存在齿槽转矩,蜗卷弹簧为维持转子零位位置时需要克服齿槽转矩而产生反向力矩。定位力矩方向与转向相反,而蜗卷弹簧力矩不受转向影响,蜗卷弹簧力矩导致了电机在不同旋转方向下输出力矩不对称。经过故障定位及仿真分析,提出了一种6极9槽的改进方案,新样机的电磁方案齿槽转矩可忽略,蜗卷弹簧产生的力矩与电磁转矩相比可忽略不计。新样机经测试,两个旋转方向输出力矩基本一致,有效解决了有限转角力矩电机输出力矩不对称问题。     

有限转角直流力矩电机位置伺服驱动器设计

介绍了有限转角直流力矩电机在天然气发动机中的应用.作为天然气发动机电子调速系统的关键组成部分,电机位置伺服驱动器技术一直由外国公司垄断.利用MC9S12型单片机,结合电机位置反馈和电枢电流检测,研制出数字式PWM电机位置伺服驱动器.驱动器充分利用单片机的内嵌资源,在软件上实现了伺服系统经典的位置、速度和电流三闭环控制策略.试验结果表明,系统取得了较高的控制精度,并具有结构简单、参数调整方便等优点,成功应用于生产实践.     

半浸油式有限转角力矩电机的设计与仿真

针对直接驱动阀用半浸油式有限转角力矩电机进行设计仿真.通过磁路法快速计算,得到电机的主要尺寸和电磁参数.校核转子腔的厚度满足机械强度要求.根据磁路法得到的参数建立有限转角力矩电机的二维有限元模型,计算其空载气隙磁密、齿槽转矩特性,计算在不同负载时的恒转矩区间范围、输出力矩特性,分析齿槽转矩对输出力矩特性的影响,分析磁路...     

有限转角力矩电机断电保护策略探索

针对有限转角力矩电机作为柴油机电子调速执行机构断电保护存在的问题,进行了有限转角力矩电机断电保护策略的探索,实验结果表明采用电容断电保护方案结构简单,应用方便,为最佳.     

等极槽式有限转角力矩电机磁场解析计算与恒转矩区间分析（英文）

恒转矩区间是有限转角力矩电机的重要设计参数,目前对于等极槽永磁式有限转角力矩电机而言,在设计之初难以确定。该文提出一种基于磁场解析模型的有限转角力矩电机恒转矩区间的计算方法,为该类电机优化设计提供技术基础。首先对等极槽有限转角电机模型进行简化,然后根据周期边界条件,构建1极1槽单元有限转角力矩电机磁场解析模型,并将计算得到的4极4槽和6极6槽电机的气隙磁场波形与有限元法进行对比,验证所构建模型的正确性。在此基础上,提出等极槽式有限转角力矩电机恒转矩区间的计算方法,并分析关键因素极槽数对恒转矩区间的影响。最后,利用有限元分析与实验测试验证所提出方法的正确性。     

有限转角力矩电机及其研究发展综述

有限转角力矩电机（LATM）具有结构简单、控制方便、可靠性高、力矩密度大等优点，因而其作为一种在有限转角内直驱工作的电动作动器已广泛应用于国民经济的诸多领域。该文首先介绍了LATM的理论基础，包括LATM的工作原理、矩角特性、主要拓扑结构及其演变思路，并补充了一些特殊的拓扑结构。其次，归纳了LATM的设计方法，并分析了如何抑制LATM工作区间内的力矩波动、提升区间内的输出力矩以及拓宽工作区间。然后，讨论了LATM在是否考虑非线性时的数学模型与控制方法。最后，对LATM的应用领域进行了归纳和介绍，总结展望了LATM及其相关技术研究的主要发展方向。     

Halbach结构在永磁交流伺服电机中的应用

由正弦波电流驱动的永磁交流伺服电机,因其优良的性能被广泛应用于航空、航天、船舶和军工等领域。而独特的Halbach磁体阵列结构因其特有的充磁方式,具有磁场分布正弦性好、气隙磁密幅值高等优点。为进一步提升永磁交流伺服电机的性能,给出了两类Halbach磁体磁感应强度解析式,分析了Halbach结构在永磁交流伺服电机中的应用及该结构电磁特点,并通过有限元仿真对比研究了平行充磁Halbach结构、径向充磁Halbach结构、常规平行充磁结构与常规径向充磁结构电机的气隙磁场与输出转矩。最后通过搭建实验测试平台验证了仿真的准确性。     

基于场路耦合的永磁同步电机性能分析

在伺服控制系统中,控制器对内置式永磁同步电机(IPMSM)的性能影响较大。采用时步有限元分析方法,通过在Maxwell中搭建IPMSM三维和二维瞬态电磁场有限元模型,在Simulink中搭建了电机控制算法的模型。经由Simplorer软件接口技术将有限元模型和电机控制算法模型相结合,构建了永磁同步电机的场路耦合仿真模型。分析了电机在不同控制策略和工况下的转矩、电流、损耗、弱磁调速范围等数据,为IPMSM伺服调速系统的计算及优化设计提供了合理的方法。     

永磁伺服电机转子偏心对电机性能的影响研究

针对永磁伺服电机转子偏心对电机综合性能的影响,以一台14 k W卷烟自动化设备永磁伺服电机为例,建立了电机二维电磁场数学模型,给出了求解域以及相应的边界条件;采用有限元计算方法,计算分析了永磁电机转子偏心对气隙磁场的影响,给出了转子偏心影响气隙内谐波磁场的变化规律,并与部分实测数据进行了对比。在气隙谐波磁场分析的基础上,定量分析了气隙谐波磁场的变化对电机输出转矩和电机转子表面涡流电密的影响,给出了静态偏心、动态偏心以及不同偏心程度情况下电机输出转矩、电机转子涡流损耗的变化规律,并进一步揭示了涡流损耗变化的机理,为深入研究永磁电机偏心对电机性能的影响提供了理论基础。     

MATLAB求解电液伺服阀的流量特性曲线

针对电液伺服阀的传统设计方法和思路的盲目性,分析了永磁动铁式力矩电机的结构及工作原理,然后根据伺服阀的结构原理对力矩电机、衔铁组件、喷嘴挡板阀、滑阀等进行数学分析,建立了伺服阀的完整数学模型,并根据需要进行相应的简化,最后利用MATLAB软件进行数值求解,研究力矩电机等主要结构参数对伺服阀阶跃响应的影响,获得了伺服阀的完整数学模型,为建模仿真提供了理论依据;通过数值仿真运算,得知在力矩电机的结构参数中,零位气隙长度和永久磁铁导磁系数对伺服阀的瞬态响应及稳定值的影响较大,其余参数的影响也不能忽视,研究工作为力矩电机的设计和伺服阀的优化提供了参考。     

双通道永磁同步伺服系统的容错性能

航空双通道永磁同步伺服系统由双绕组永磁同步电动机与两套功率电路组成,在一个通道故障时能够实现容错工作模式,以提高系统的任务可靠性.论文研究了该电动机容错工作模式下静态和动态特性、允许工作电流和转矩,通过仿真分析了伺服系统在容错模式下电机功率损耗与控制性能的关系.     

High-precision torque control of reluctance motors

The high-precision torque control of a reluctance motor for servo applications is described. The prototype is a three-phase, eight-pole reluctance motor driven by a MOSFET inverter. The current control and the speed control are performed by software of the digital signal processor TMS 32010. The motor is supplied by sinusoidal current, and two current control methods are proposed. One is based on a vector control principle to achieve the linearity between current and torque, and another is developed to obtain the maximum torque/current ratio. Due to the saliency, the instantaneous torque contains a large ripple component. In the case of the test motor, the torque ripple was as much as 26% of the rated torque under sinusoidal current drive. The experiment showed that the ripple component could be reduced to 6% by superimposing a compensation current component on the current reference     

永磁同步伺服电机调零技术介绍

随着工业自动化水平的提高,永磁同步伺服电机在现代化企业中的应用越来广泛。实际工作中,经常出现伺服电机维修人员在更换电机轴承后,伺服电机无法恢复零点,仍需外委专业公司对伺服电机进行调零,导致伺服电机维修费用增加,维修周期较长。伺服电机调零技术是伺服电机维修的关键技术,为了把关键技术掌握在自己手中,为了企业降低维修费用,某公司利用旋转变压器角度测量仪器掌握了永磁同步伺服电机调零技术。为让更多的工程技术人员了解、掌握永磁同步伺服电机调零技术,现就利用旋转变压器角度测量仪调永磁同步伺服电机零点的技术,简单介绍如下。     

三段Halbach磁铁阵列永磁同步电机铁心的优化设计

Halbach磁铁阵列和集中绕组的分数槽绕组应用于永磁同步电机可提高输出转矩并降低转矩波动,满足伺服系统快速性和高精确度的要求,但需要对电机铁心进行再设计。依据Halbach磁铁阵列的理论建立了每极三段Halbach磁铁阵列永磁同步电机磁场的模型,并分析了气隙磁场特点,提出采用集中绕组的分数槽绕组削弱齿谐波。分析电机铁心的结构特点,确定多个关键尺寸为设计变量,以一定电流的最大转矩平均值和最小转矩波动为主要优化目标,采用Taguchi方法简化优化设计的计算,并建立了双层的优化模型。以一台8极9槽的伺服电动机为例,采用有限元计算,阐述了每极三段Halbach磁铁阵列永磁电机多变量、多目标的优化过程。     

基于遗传算法的高过载永磁伺服电机设计与优化

提出一种具有高过载能力的内置式永磁同步电机设计方案。首先分析了影响永磁同步电机过载能力的因素，从输出特性的基本公式出发，研究了电机交直轴电抗和空载反电动势对极限输出转矩的影响方式；其次，用有限元法对上述影响方式进行验证并对比分析出在同等约束条件下，不同定子齿宽比、磁钢用量的过载能力的大小；最后, 为进一步地提高转矩而提出可供优化的参数, 并通过遗传算法对该电机进行优化后，在提高极限转矩能力的同时降低了波形畸变率和转矩波动，由此研制出一台2kW具有5倍过载能力的IPMSM。