基于SAW传感器的球形电机位置检测方法的研究

球形电机能实现在空间多自由度的运动,具有相对优良的性能。球形电机转子的位置检测在电机控制系统中具有重要作用,也是球形电机在今后研究的重点方向和难点问题。在研究过程中立足于球形电机结构机理,对球形电机的位置检测进行大量研究,将永磁球形步进电动机作为研究对象,提出了一种基于无源无线SAW传感器的新型球形电机位置检测方法。     

Halbach阵列永磁球形电动机转矩的三维有限元分析

为分析Halbach阵列永磁球形电动机复杂边界条件对电机性能的影响,采用有限元法对电机转矩特性进行了研究．建立了Halbach阵列永磁球形电动机三维有限元模型,得到了电机转矩的空间分布,并与解析法得到的结果进行了对比分析．在保证Halbach阵列永磁球形电机体积不变的情况下,分析了电机结构参数对电机性能的影响．对不同磁体结构球形电动机产生的自转转矩和倾斜转矩进行了比较．漏磁、磁场谐波及各自由度之间的电磁耦合对转矩特性的影响可以在有限元法中得到体现,使其与解析法得到的结果有所差别．永磁球形电动机采用Halbach阵列磁体结构后,转矩的输出能力得到了提高．在电机结构参数中,转子磁体厚度、定子线圈高度、内径及外径对电机的输出转矩能力具有较大的影响．结果表明在提高电机转矩输出能力上,电机结构参数存在最优值．     

永磁球形电动机转矩特性的数值计算与分析

提出了一种新型永磁球形电动机的基本结构与运行机理,建立了其三维有限元分析模型;针对驱动电机自转的转矩进行了数值仿真,得到了永磁球形电动机的电磁转矩特性曲线和磁阻转矩特性曲线．通过比较分析球形电机不同转子极充磁方式、定子线圈铁心磁导率以及定子外壳是否采用铁磁材料时电磁转矩特性的变化,得出了提高球形电机输出转矩的有效途径．系统地分析了球形电机主要参数的变化对电机转矩的影响,得到了永磁球形电动机最大静转矩随定子极高度、定子铁心半径、永磁含量系数、线圈安匝数以及气隙长度等参数的变化规律．分析结果为永磁球形电动机的优化设计提供了依据．     

球形电动机三维旋转运动轨迹插值算法

限空间内三维旋转运动轨迹规划插值算法是三自由度永磁球形动机轨迹规划及实现的重要内容.本文提出了一种基于数字积分欧拉角插补算法.首先采用欧拉角表示法建立球形电机的正逆运动学模型,然后阐述了有限空间内球形电机旋转运动轨迹的数字积分欧拉轨迹插补算法,最后并对该插值算法进行仿真验证,仿真结果证明了该算法的可行性.     

新型行波超声电机设计

提出了一种柱面驱动的新型超声电机,这种新型结构增大定转子之间的接触面积,不同于以往圆板或圆环行波超声电机的定转子间在以波峰为中心的球形区域接触,而是采用以圆柱母线为中心的矩形区域接触,从而提高了电机的转矩.运用ANSYS9.0对定子的振型进行模态及瞬态分析,并运用振动理论推导了电机的运动学方程,通过实验测试了该电机的性能.     

软磁复合材料球形感应电机定子磁场分析

球形感应电机转子结构简单,均匀球体各方向的转动惯量相同,有助于减小电机多自由度运动时的转速波动,减小控制系统的设计难度．软磁复合材料(SMC)具有损耗小、适用于三维磁路设计、易于加工且成本较低的优越性．针对一种SMC材料的球形感应电机研究了其定子磁场的分析方法,首先,根据SMC球形感应电机定子线圈排布方式在空间中的对称性,提出了一种由单组线圈磁场综合球形感应电机整体磁场的研究策略,通过分析单组线圈通电磁场的等效磁路验证了该研究策略的可行性;其次,将球形感应电机单组线圈三维磁场简化为单组线圈二维磁场模型,进而建立了二维模型的等效磁网络模型并求解了气隙磁密分布,通过球谐波系数(SHC)的旋转变换获得了球形感应电机整体定子磁场;结合有限元仿真分析了等效磁网络模型同单组线圈三维磁场和单组线圈二维磁场的相对误差,相对误差的平均值分别为13.34%和18.53%,在气隙磁密较大的区间内,三者的相对误差最大不超过4.50%,从而验证了等效磁网络模型求取气隙磁密的正确性;最后,搭建了样机的软硬件实验平台,获得了不同工况下样机的气隙磁密数据．实验结果表明,样机的磁场特性与理论分析基本一致,验证了所提出的...     

电磁驱动球形机器人的原理及性能分析

提出了一种电磁驱动全方位运动球形机器人驱动原理：通过电磁磁芯与永磁磁钢之间的吸引或排斥力,带动内部驱动机构绕主轴旋转,实现球形机器人的前进和后退;由电机带动飞轮一起旋转,实现电磁驱动球形机器人的转向运动,两种运动合成即可实现球形机器人的全向滚动。对球形机器人的滚动条件、越障能力、爬坡能力、转弯特性等作了静力学分析。为提...     

三自由度球形电机相对坐标检测系统研究

针对三自由度电机中的传统坐标变换在定子做空间运动失效的情形,借助四元数的相对坐标变换方法,提出了定子-转子坐标变换与转子-定子的相对坐标变换的四元数变换的两个算法。通过分别在定子、转子上安置绝对式位姿传感器,设计了应用相对坐标变换算法的三自由度球形电机检测系统。最后,给出了传统坐标变换与相对坐标变换的对比,相对于传统坐标变换,相对坐标变换算法解决了球形电机定子空间运动传统坐标失效的问题。     

一种摆式球形水下机器人水底滚动特性分析

为了更加深入的掌握BYSQ-2球形水下机器人水底滚动特性,在建立机器人水底滚动方程基础之上,分析得出机器人质量和电机转速也会对机器人的水底滚动产生影响。搭建该种水下机器人水底仿真环境平台和虚拟样机,通过对比在不同质量和电机转速下的仿真结果,得出该种球形水下机器人水底滚动的波动特点,并且增加机器人的质量和降低电机的转速,会有效的提高机器人在水底滚动的稳定性。     

双极永磁球形电动机的电磁模型及磁场分析

分析了双极永磁球形电机的电磁关系，将不对称绕组折算为对称绕组，建立了电机的电磁模型：电压方程式、磁链方程式和电磁转矩方程式．表明在dqp系中该电机内部电磁关系易于解耦，容易实现对转子位置的控制．并用三维有限元方法分析和计算了该电机的磁场．所得结果表明，电机内部磁场基本正弦分布，电磁模型建立方法正确．     

直线电机温度场有限元计算与分析

本文介绍了永磁直线同步电动机的特点,确定了边界条件,对电机温度场模型进行了简化,得出了永磁直线同步电动机的二维计算模型.并利用有限元软件Infolytica对电机温度场进行计算,结果表明和实测值相吻合.     

考虑铁损的鼠笼式异步电机无速度传感器矢量控制节能调速系统

在鼠笼式异步电机等效铁损电路的基础上,从矢量控制通用数学模型推导出一个考虑铁损的简化模型.基于该模型并结合模型参考自适应法,提出了带铁损电流补偿法的新型无速度传感器矢量控制节能系统.该系统通过铁损电流补偿实现高精度转矩控制,并且在满足调速性能要求的前提下,根据负载大小调节励磁电流实现最小损耗控制,达到节能目的,尤其在轻载运行时效果更显著.最后通过仿真证实了该系统的有效性.     

基于等效磁路法的平动式啮合电动机静态转矩求解

阐述了平动式啮合电动机的结构和工作原理并采用等效磁路法建立了平动式啮合电动机的准线性分析模型。通过分析电机二维磁场分布和考虑电机特殊的电磁结构,提出了用三种磁通管单元来近似磁场分布,并借用磁力线和等磁位线互换的方法,将磁力线分布不均匀的磁通管引入到分析模型中,有效的处理了平动式啮合电动机中的磁场分布不均匀和磁路局部饱和,使分析模型得到简化并兼顾了求解精度。其静态转矩计算结果与有限元结果相吻合,验证了分析模型的合理性和准确性,表明该模型可以作为平动式啮合电动机结构优化设计的有效分析手段。     

基于多场耦合技术的永磁同步电动机散热分析

利用英特工程仿真技术公司开发的一套电动机专用的耦合分析接口软件INTESIMETFMotor,对电动汽车所用永磁同步电动机进行电磁-热-流体三场耦合分析,将电磁-热-流体三场耦合与传统解耦简化模型的分析结果进行对比,以验证热流双向耦合的有效性.结果表明,单向耦合不能够保证温度的连续性和能量守恒,达不到真正的热平衡,因而需要进行热流双向耦合.     

交流伺服系统鲁棒控制策略研究

针对鼠笼异步电动机间接磁场定向控制系统，提出一种ＰＩ调节器和模型跟踪调节相结合的鲁棒控制方案，用以提高交流电机的驱动性能，抑制参数变化和负载扰动对系统性能的影响．将解耦的感应电机的简化模型作为理想模型，补偿环节的调节使得实际对象动态特性趋近于理想模型的动态特性．理论分析、仿真和实验证明了该方案具有工程应用价值     

Modeling and Simulation of High-Voltage Asynchronous Motor Voltage-Regulator

For starting high-voltage asynchronous motor,the voltage regulator based on current-limiting transformer is presented in the paper. Its mathematical model needs to be established analyzing and designing voltage regulator of high-voltage asynchronous motor. The mathematical model of the current-limiting transformer is deduced based on basic circuit theory. It can be found that a continuous variation reactance can describe the current-limiting transformer during starting process. The two variables functions of current and voltage are transformed into one-variable functions,and thus system control is greatly simplified. The voltage regulator is simulated on the basis. The simulation results show that this model has enough accuracy. Finally, the high-voltage asynchronous motor voltage regulator based on current-limiting transformer is designed and tested on this model.     

变负载下直流电机双闭环调速系统建模

针对直流电机双闭环调速系统负载经常发生变化的情况,在适用于恒定负载的直流电机双闭环调速系统简化模型基础上,分析了该模型在变负载情况下其模型参数变化关系,通过直流电机系统驱动电流和电机转动状态建立了直流电机双闭环调速系统动力学模型.通过实测系统转速响应,利用改进遗传算法和曲线拟合进行模型参数辨识,从而得到变负载情况下直流电机双闭环调速系统模型.实验结果表明,模型的动力学响应贴近实际系统,可以很好地代替实际系统进行控制系统设计.     

永磁直线电机的模型参考自适应控制

推导永磁直线电机的简化数学模型，运用Lyapunov稳定性理论设计一个模型参考自适应控制器，最后进行计算机仿真研究．结果表明，与传统PID调节器相比，该方法能使系统具有更好的动态性能及较高的稳态精度，并对电机参数和外界扰动具有很强的鲁棒性．     

永磁同步电机矢量控制系统建模与仿真

基于永磁同步电机具有多变量、非线性的复杂特性,为研究需要,对其物理模型进行简化,建立了电机的数学模型及其基本方程.在矢量控制众多方法中采用最为简单的使直轴电流id=0方法进行研究,得到了基于转子磁场定向矢量控制下的电机电磁转矩方程.在Matlab/Simulink搭建整个系统仿真模型、转速和电流控制模块,并对这些模块进...     

用BTSS法分析无刷直流电机的电流、转矩和速度

介绍了用于仿真永磁同步电机（ＳＭＰＷ）和无刷直流电机（ＢＤＣＭ）暂态特性的动态模型。应用基于状态转移矩阵的状态空间法（ＢＴＳＳ）,数字仿真的公式得到了进一步简化。文中给出了算例,并和实验值进行了比较