音圈电机(VoiceCoilMotor,简称VCM)是特种直线电机,其工作原理与扬声器的音圈类似。其最突出的特点是体积小、重量轻,动作速度快,可以达到很高的定位精度,推力均匀。自从问世以来,广泛的应用在计算机存储设备、航天仪器(例如航天制冷机)、精密测距仪器(例如霍尔位移测量装置)、精密车床以及移动电话中。目前,生产出的VCM电机广泛应用于消费类和生产类市场,特别是高档家用电器和计算机中。 针对目前我国VCM结构设计的不足及工艺的落后,本文结合现有的加工工艺,研究永磁VCM的设计及结构优化,具体内容如下: 首先,介绍VCM工作原理,以及内磁式与外磁式、长音圈与短音圈、动圈式与动铁式、直线式与摇臂式等不同结构VCM及相应特点,阐述了力矩常数的意义及其对电机性能的影响,并详细介绍了VCM在光盘驱动器、硬盘驱动器,以及在电刷试验台(提供静压力)中的典型应用。 其次,从电机电磁场的基本理论出发,介绍有限元及其在电磁场仿真计算中的应用,并采用有限元软件ANSYS,结合实际算例,对VCM进行建模和仿真。 再次,文中详细介绍了永磁VCM的设计过程,提出了设计方法以供参考,其中包含了定量计算,包括了永磁体材料的选择、体积的计算,音圈的设计(匝数计算及选型),以及电机整体的机械结构设计。 最后,结合设计VCM应当遵循的原则,提出了若干结构优化设计方案。在理论推导和分析的基础上,结合仿真软件ANSYS,对几种结构分别进行了电机电磁场以及电机性能的仿真分析,其中包括:采用钕铁硼永磁的单励磁结构VCM与传统铁氧体VCM的性能差异;增加极靴对VCM性能影响;增加短路环及变换结构对VCM动态响应速度的影响等。
上传时间: 2013-06-10
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永磁同步电机(PMSM)是一种性能优越、应用领域广阔的电机,其传统的理论分析与设计方法已比较成熟。它的进一步推广应用,在很大程度上有赖于对控制策略的研究。实践中,使用通用变压变频(VVVF)变频器来驱动没有阻尼绕组的永磁同步电动机开环运行时,有时电机的运行频率超过某一频率,系统就会变得不稳定,甚至导致系统失步。本文研究了无位置传感器的永磁同步电机的速度控制问题。 论文提出了一种将推广卡尔曼滤波(EKF)原理应用于永磁同步电机无位置传感器调速系统的方法。对永磁同步电机的数学模型和卡尔曼滤波原理作了详细的分析,在dq转子同步坐标系中应用推广卡尔曼滤波算法,对永磁同步电机的转角和转速进行实时在线估计。所选取的滤波算法只需测量电流和逆变器直流母线电压,具有不改造电机、可靠性高和经济耐用的优点。利用在线估计出的转速和电流实现转速电流双闭环的永磁同步电机矢量控制。同时还提出了基于磁饱和原理的永磁转子初始位置的检测方法。针对转子磁场定向方式及矢量控制方案,采用了空间矢量脉宽调制方法对系统进行控制,此方法可以输出任意给定位置的电压矢量,在不增加功率管开关频率和不增加系统复杂性的前提下,明显提高电机的调速性能。 在Matlab6.5环境下进行的系统仿真实验表明,所提出的位置估计算法和控制方法具有优良的转角跟踪特性和速度控制性能,同时系统具有较强的抗负载扰动性能和较好的鲁棒性。实验结果表明本文的方法达到了预期的效果。
上传时间: 2013-04-24
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开关磁阻电机驱动系统(SRD)是一种新型交流驱动系统,以结构简单、坚固耐用、成本低廉、控制参数多、控制方法灵活、可得到各种所需的机械特性,而备受瞩目,应用日益广泛.并且SRD在宽广的调速范围内均具有较高的效率,这一点是其它调速系统所不可比拟的.但开关磁阻电机(SRM)的振动与噪声比较大,这影响了SRD在许多领域的应用.本文针对上述问题进行了研究,提出了一种新型齿极结构,可有效降低开关磁阻电机的振动与噪声.通过电磁场有限元计算可看出,在新型齿极结构下,导致开关磁阻电机振动与噪声的径向力大为减小,尤其是当转子极相对定子极位于关断位置时,径向力大幅度地减小,并改善了径向力沿定子圆周的分布,使其波动减小,从而减小了定子铁心的变形与振动,进而降低了开关磁阻电机的噪声.静态转矩因转子极开槽也略微减小,但对电机的效率影响不大.开关磁阻电机因磁路的饱和导致参数的非线性,又因在不同控制方式下是变结构的.这使得开关磁阻电机的控制非常困难.经典的线性控制方法如PI、PID等方法用于开关磁阻电机的控制,效果不好.其它的控制方法如滑模变结构控制、状态空间控制方法等可取得较好的控制效果但大都比较复杂,实现起来比较困难.而智能控制方法如模糊控制本身为一种非线性控制方法,对于非线性、变结构、时变的被控对象均可取得较好的控制效果且不需知道被控对象的数学模型,这对于很难精确建模的开关磁阻电机来说尤其适用.同时,模糊控制实现比较容易.但对于变参数、变结构的开关磁阻电机来说固定参数的模糊控制在不同条件下其控制效果难以达到最优.为取得最优的控制效果,该文采用带修正因子的自组织模糊控制器,采用单纯形加速优化算法通过在线调整参数,达到了较好的控制效果.仿真结果证明了这一点.
上传时间: 2013-05-16
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该文针对汽轮发电机定子在空冷及蒸发冷却条件下的温度分布进行了仿真计算和实验研究.在仿真方面,对仿真的数值分析方法进行了研究,建立了三维热传导模型,分析讨论了温度场计算过程中边界条件的计算和设置.对三种不同绝缘结构的定子试件,在不同的工况下,进行了温度场仿真计算.在空冷条件下,进行了三维温度场仿真,得到了多组曲线,获得了不同电流密度、不同绝缘结构、不同风速情况下,定子铁芯和绕组绝缘表面的温度分布.在蒸发冷却条件下,对定子进行了二维温度场的仿真计算,并分析了冷却介质F-113的不同液位高度对定子温度分布的影响.在实验方面,建立了不锈钢套筒模型,在空冷条件下,测得了不同风速时定子表面的温升数据,分析了风速、绝缘厚度、以及电流密度对定子温度场的影响.在蒸发冷却条件下,测得了定子的温度分布,并与空冷的数据进行了对比,可以看出在大电流密度条件下,蒸发冷却技术冷却效果的优势非常明显.通过该文的研究,更直接地了解了在空冷和蒸发冷却两种冷却方式下,定子的温度分布情况.在工程应用中,可作为选择电机冷却方式的参考.
上传时间: 2013-04-24
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汽车电机经常在低温(零下40℃)下工作。在低温下,电机会产生两个在常温下所没有的现象,即起动阻力矩过大和空载运行时尖啸。起动阻力矩过大会导致电机起动困难;而低温尖啸会导致过大的噪声和轴承的快速磨损。本论文对这两个现象进行了研究。研究方法是将电机理论与转子动力学和润滑理论相结合,以转子和它的磁场所构成的机电耦合系统为研究对象,以转子/轴承支撑系统为研究重点,全面分析了低温对这个系统的影响。研究结果表明:这两个现象产生的本质是相同的,都是机电耦合系统在低温下发生变化的结果。首先是低温下电磁场发生变化,导致转子所受的电磁力增加,使低温下的齿槽定位转矩变大,在电机不转动时就表现为恒定阻力矩增大,在电机转动时就表现为转子振动的加剧。其次是转子/轴承支撑系统在低温下发生了变化,低温下润滑油粘度变大以及转子/轴承之间的配合情况恶化,使得轴承
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上传时间: 2013-04-24
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论文根据系统具体控制对象将多电机独立驱动电动车的操稳性控制划分为间接稳定性控制与直接稳定性控制两大类,前者以优化车轮和路面的相对运动为目标;而后者直接以整车运动状态参量为调节对象.针对双电机前轮驱动EV,提出了基于自由轮转速信息的驱动防滑控制.分析了汽车转向过程的差速动力学原理,在Ackermann-Jeantand转向侧几何模型下讨论了理想差速过程中车轮驱/制动转矩变化应满足的条件.根据上述分析提出了一种双模式转矩分配电子差速器设计思路.分析了直接横摆力偶矩的产生与简化的转矩分配方法.基于零侧偏理想模型设计了双电机EV的前馈直接横摆力偶矩控制器并进行数值仿真,结果显示该方法能一定程度改善操稳性,但控制效果受系统非线性影响较大.提出应用隐模型跟踪最优控制理论的DYC控制策略,设计了控制器并进行仿真计算,证明此控制方法能在降低质心侧偏的同时保证横摆角速度响应的稳定、平滑、快速,并能适应不同路面情况.通过仿真讨论前驱动或后驱动布局与DYC控制效果的关系以及系统对汽车质心参数变化的适应性.设计并改装了双电机前轮独立驱动试验车.初步试车中该车转向与加速皆运行良好,以此为基础未来可进行控制策略实车测试.
上传时间: 2013-04-24
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近年来,随着世界上汽车保有量的快速增长,不可避免的带来了交通拥挤、交通事故、废气的排放等问题。这些问题促使人们开始致力于研究智能交通系统(ITS),以此来保障交通安全,提高交通运输效率,方便出行。 车载导航系统是智能交通系统ITS最后发布的环节,它集先进的全球卫星定位技术、地理信息技术、数据库技术、多媒体技术、现代通信技术与嵌入式计算机系统于一体,实现车辆定位、车辆导航、实时信息发布等功能,为驾驶者提供便捷的服务,帮助驾驶者准确、安全、快速地到达目的地。随着汽车工业的快速发展以及对智能化交通的需求加深,研究适合中国国情的车载导航系统,有着极其重要的意义。 本论文针对车载导航系统要求成本低、体积小、功耗低、性能可靠等问题,设计了基于S3C2440A芯片的嵌入式Linux车载导航系统,建立了相应的硬件平台和软件平台,实现车载导航系统的定位查询、最优路径查询等功能。论文的主要工作如下: (1)深入研究智能交通动态信息平台的构架、作用,根据平台需要车载导航系统实现的功能,以及系统所要满足的价格低、体积小、功耗低、性能可靠等指标,提出了嵌入式车载导航系统的整体设计构架。选择使用三星公司32位嵌入式微处理器S3C2440A来搭建系统硬件平台,使用Linux操作系统来进行车载导航系统应用程序的开发。 (2)围绕S3C2440A芯片的性能结构,构建了系统硬件平台的整体框架。根据系统所需要的性能,对框架中的存储模块、GPS模块、GPRS模块以及外围接口等进行了选型设计。 (3)建立Linux操作系统的开发环境,完成BootLoader移植,实现了在S3C2440A芯片上的移植,最后研究了车载导航系统的程序设计与开发。 (4)论文的创新点之一在于设计的车载导航系统是动态交通信息平台中的发布环节,通过GPRS通信,它能够提供实时动态交通信息,并能进行最优路径查询,最大限度地实现了交通信息资源的共享。 (5)另外的创新点在于充分考虑成本和性能的基础上,选用了S3C2440A芯片来构建系统硬件平台。它预留了多媒体接口、相机接口、音频接口、网络接口等可以丰富车载导航系统的功能。 本文所研发的嵌入式车载导航系统经实验室调试,结果表明基本实现了设计要求。
上传时间: 2013-04-24
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智能公交系统是城市交通系统的一个重要组成部分,在城市交通公交优先的背景下,欲缓解城市交通拥堵的现象,就必须大力发展公交事业。智能公交系统的建设可以改善公交公司的企业管理方法,提高公交系统的运营效率与服务水平,是城市公交事业发展的重要一步。 本文在研读大量文献、参考相关设计的基础上,结合先进的GPS、GPRS技术,提出了基于ARM的智能公交车载管理终端的设计与实现方法。 GPS是由美国建立的新一代卫星导航与定位系统,具有全球性、全天候、陆海空全能等特点,特别适用于交通运输行业,配合中国移动稳定可靠、覆盖面广、数据传输速度极快的GPRS网络作为信息传输的媒介,以GPS、GPRS为主要技术的智能公交系统较以往利用射频、数传电台技术方式建造的公交系统具有更加稳定、实时性更高等特点,是当前智能公交系统设计的理想方案。 基于ARM的智能公交车载终端是智能公交系统的重要组成部分,是整个系统的信息终端,负责信息的接收和发布,在系统中起着至关重要的作用。本文详细介绍了一款以ARM处理器为主控的智能车载终端的设计方法,包括终端总体方案设计、硬件电路设计、软件代码编写、整机调试等内容。文章在总体设计中提出了终端的功能要求,并针对功能要求提出了相应的设计方案;在硬件设计中给出了具体的硬件设计原理图,并就硬件选型、原理图设计中的关键问题进行了探讨;在软件设计中给出了终端主要软件设计的程序流程图,并对程序设计思路进行了细致的讲解;最后对终端硬件、软件的联合调试过程进行了介绍,并对最终通过调试的终端进行了展示。 经过多次的测试和修改,该智能公交系统已经实现了正点考核、实时监控、短信报警、自动报站等多项功能,并在长沙市公交线路上投入试运行,社会反应良好。
上传时间: 2013-07-02
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本文在结合全球卫星定位系统(GPS)和通用分组无线业务(GPRS)的基础之上,利用嵌入式开发技术,采用ARM9为核心,设计开发了一个基于ARM和Linux的功能强大的车载监控终端。嵌入式车载监控终端是车载监控系统的重要组成部分。车载监控终端主要由GPS定位模块、ARM监控终端和GPRS通讯模块构成。GPS定位模块主要是接收来自定位卫星的GPS信号,传送给ARM监控终端,监控终端对数据解析后将位置信息与电子地图匹配显示在监控终端的LCD屏上,并定时通过GPRS模块向后台监控中心发送GPS定位数据实现实时监控,同时GPRS模块也接收从后台监控中心发来的指令,通过解析从而控制车载终端本地工作实现特定的功能。本文首先对车载监控系统的组成、功能以及关键技术进行了分析;然后阐述了车载监控终端硬件设计及实现方法;最后完成了车载监控终端的应用软件的设计及实现。软件上采用模块化结构、多线程编程和Socket编程技术,实现了多通道高速数据获取。 实验结果证明,基于ARM和Linux的车载监控终端定位精度高,实时性好,数据传输及时可靠,实现了监控的基本功能,可以满足实用化要求。
上传时间: 2013-06-17
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本文介绍了在步进电机驱动器中利用IR2110S完成mosfet驱动的设计,并给出试验结果。关键词 步进电机;mosfet 驱动器
上传时间: 2013-08-01
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