两相混合式直线步进电机及其控制系统的研究

论文摘要

直线步进电机作为一种响应迅速的新型微特电机,具有结构简单、控制方便、速度范围宽、定位精度高等优点,不仅在定位系统中有大量应用,在其他的自动化设备中的应用也在不断增多。本文针对医疗检验中的传送需要研究开发一种两相混合式直线步进电机,以混合式直线步进电机驱动系统为对象在电机结构与优化分析、控制系统设计、测试系统设计与实验三个方面进行了研究。主要内容包括以下：一、结合混合式直线步进电机的结构特点和实际需求,选择合适的电机结构,分析了该电机的工作原理与气隙磁导计算方法,并推导了该电机的推力数学方程。二、用有限元法对两相混合式直线步进电机的各种重要参数进行分析优化,得到了相应的优化参数；并分析了影响电机推力性能的可能误差来源。三、分析了适合混合式直线步进电机的控制方法,基于专用芯片设计了电机的细分控制电路；并设计组装了直线步进电机的测试平台,对混合式直线步进电机的性能进行了测试检验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 直线步进电机的发展与未来
• 1.2.1 发展现状
• 1.2.2 研究动向
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第二章 两相混合式直线步进电机工作原理与数学模型
• 2.1 结构特点
• 2.2 工作原理
• 2.2.1 单相通电工作原理
• 2.2.2 两相通电工作原理
• 2.3 混合式直线步进电机的数学模型
• 2.3.1 力移特性方程
• 2.3.2 气隙磁导研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 两相混合式直线步进电机特性分析
• 3.1 不同电流波形下的力特性
• 3.2 电机的优化分析
• 3.2.1 控制电流的影响
• 3.2.2 气隙的影响
• 3.2.3 动子与定子齿宽齿距比一致时的齿宽参数分析
• 3.2.4 动子与定子齿宽齿距比不一致时的推力分析
• 3.2.5 极臂宽度、齿高对电机推力的影响分析
• 3.2.6 永磁体大小和线圈电流的配合关系
• 3.3 本章小结
• 第四章 两相混合式直线步进电机误差分析
• 4.1 相位误差对电机推力的影响分析
• 4.2 气隙不均匀对推力的影响分析
• 4.3 高饱和铁磁材料对电机推力密度的影响分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 两相混合式直线步进电机的控制设计与实验
• 5.1 控制系统的设计分析
• 5.1.1 恒流斩波控制
• 5.1.2 细分控制
• 5.1.3 控制电路设计
• 5.2 电机制作与测试
• 5.2.1 测试原理与平台的搭建
• 5.2.2 实验
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢