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[直线电机应用]直线电机在标定和校正中的应用有什么样的优势?

发布时间:2019-10-28 14:01:49 阅读次数:114 文章来源:深圳博智达机器人
导读: 直线电机可以看作是旋转电机的一种结构变体。它可以被看作是一个旋转的电机,沿着它的径向被切割,然后变平和演变。当需要直线运动时,直线电机可实现直接传动,从而消除中间
直线电机可以看作是旋转电机的一种结构变体。它可以被看作是一个旋转的电机,沿着它的径向被切割,然后变平和演变。当需要直线运动时,直线电机可实现直接传动,从而消除中间环节引起的各种定位误差。此外,由于直线电机的行程可以无限延长,所以位移精度可以通过线性光栅反馈。所以准确度可以很高。由于这些特点,直线电机具有校准和校准的可行性,如直线标尺的检测和校准、直线测量杆的检测和校准等。
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那么直线电机在校准和校准方面有什么优势呢?我们知道,线尺或测量杆生产后,其本身的刻度和精度是准确的,这就需要用更高精度的设备进行校准和测试,对于较长的线尺或测量杆,如2米、3米、4米甚至更长,很难使用普通设备,采用高精度、长行程的直线电机装置进行校正是非常方便的。另外,还有一个优点:直线电机的一次铁芯可以用环氧树脂密封,具有良好的防腐防潮性能,在潮湿、粉尘、有害气体等恶劣环境中使用方便;结构满足不同场合的需要,从而保证了测量结果的准确性。
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一。直线电机发展史。
早在19世纪末20世纪初,人们就开始从事直线电机的研究,但当时的技术水平有限,失败了。直到20世纪50年代中期,控制技术、材料技术的飞速发展和新型控制元件的出现,直线电机的理论和应用都取得了新的发展。特别是近10年来,由于高速、精密机床进给系统的需求,直线电机的优越性得到充分体现,直线电机的研究成为热点。了解直线电机的发展现状和趋势,是开展新型直线电机研究的必要条件。
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2.直线电机的理论研究
由于直线电机/结构的特殊性,旋转电机的理论不能直接应用于直线电机,这使得对直线电机为此,开展了大量的研究工作,提出了各种理论分析方法。主要包括:直接解法、分层理论和傅立叶法、有限元法、边界元法等。
从三维麦克斯韦方程出发,对一维方程的求解进行了简化。Gieras等人后来用一个简化的等效电路来描述直线电机输入的端部效应。威尔金森还提出了更详细的分析方法,基于直线感应电动机的端部效应建立气隙磁密方程。
目前,直线电机的分析研究主要集中在一维稳态,主要包括磁路法、磁场分析法、等效磁网络法和等效电路法。一般由电动机理想化,即以电动机的一极为求解区域,将绕组和永磁体等效为正弦电流层,忽略铁芯端部和边缘效应,补偿绕组和端部半充,三相绕组的实际不平衡度等因素。基本上采用了旋转电机的分析方法,在川中的实际实现中存在较大的误差。
分层理论分析法是由gullen和button首先提出,grieg等人后来发展起来的二维磁场分布方法。Oberret等人开发的三维分层方法。采用fourier两阶段法模拟直线电机的纵向和横向边缘效应。这种分层理论分析方法只考虑二次岩心的饱和度,而不考虑一次岩心的饱和度。1993年,Idir等人提出了一种既考虑一次岩心饱和度又考虑二次岩心饱和度的分层理论分析方法。
有限元法非常适合求解直线电机的电磁场方程。有限元法首先划分电机的求解区域,在二维上分成一系列连续的三角形或四边形单元。在三维情况下,它被划分成一系列连续的六面体单元,并计算出单元节点上矢量最大磁位a是预先假定的变化量,然后从麦克斯韦基本方程出发,导出了以磁场矢量磁位a为变量的偏微分方程组。目前,直线电机的电磁场分布和工作特性的计算主要采用二维有限元法。它已被广泛使用。随着粉末计算机技术的发展和有限元方法本身的改进,三维有限元方法也得到了越来越多的应用。直线电机的解析计算。采用有限元法直接求解直线电机磁场的电参数,突破了传统方法将磁场简化为路径的局限性,并发展了计算方法。
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三。直线电机的设计
直线电机的设计标准是laithwaite在1965年提出的质量因子g。它是表示直线电机电路和磁路之间耦合程度的质量因子,有多种定义。然而,对于高速直线感应电动机,质量因数大的井不能保证电机的最大推力和最大效率,所以Boddia等人。提出了最佳品质因子的概念。
为了准确计算直线电机的电磁特性参数和输出力,优化电机结构尺寸,缩短开发周期,降低设计和制造成本,有必要对磁场进行分析,使计算更加精确。在直线电机的设计中,许多考虑因素是采用各种措施来减少端部效应的影响。例如,在直线电机一次绕组的端部槽中,采用了全填充绕组形式来提高电机的性能;而准确分析传输器端部效应的方法,为直线电机的设计提供了参考。
目前,在直线电机的设计和研究中,一个非常活跃的研究方向是将各种数值算法和优化算法引入到直线电机的计算机辅助优化设计中。例如,从田间道路组合的角度出发,采用混合罚函数法对直线电机进行优化。目标函数是单位体积产生的推力。考虑到各种因素的影响,采用多目标优化技术,设计了基于hook-jeeves的直线电机。该方法优化了直线电机的设计。其目的是使直线电机的力指数最大化。介绍了直线电机其它性能指标的约束条件。约束处理采用外部罚函数法。采用神经网络对直线电机进行优化。部分计算采用有限元法对气隙直线电机磁场分布的局限性进行了二维有限元计算,并提出了三维有限元计算的数学物理模型和计算方法。

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