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行業(yè)視點
精確定位的高帶寬新型首圈電機驅(qū)動器研究。
內(nèi)容簡介:本文介紹了一種帶有新型線圈磁體結構的高帶寬動圈式音圈電機驅(qū)動器以產(chǎn)生正交力或者純力矩。由于簡單的扁平拉長動圈構成驅(qū)動器,與硬盤使用的傳統(tǒng)驅(qū)動器一樣簡單。
      為了實現(xiàn)單碟硬盤(HDD)容量越來越高的需求,HDD應具有極高的磁道密度,這需要一個具有高伺服帶寬的磁頭定位系統(tǒng)。國際上許多研究者致力于提高磁頭定位系統(tǒng)的伺服帶寬117.其中一種方法是使用雙級驅(qū)動系統(tǒng)一音圈電機(VCM)驅(qū)動器為第一級,微型驅(qū)動器為第二級1451;另一種方法是改善傳統(tǒng)的單級VCM驅(qū)動器的機械動力113671.對于雙級驅(qū)動系統(tǒng),必須對第一級驅(qū)動進行極體的暴露會給驅(qū)動器的生產(chǎn)和大改進,得到高的機械帶寬才能改善整個系統(tǒng)的性能。而對于單級定位,已開發(fā)出一種高度改進的驅(qū)動系統(tǒng)以支持高達100kTPI以上的磁道密度,這種方法既節(jié)約制造和裝配的成本又非?煽俊_@樣基于VCM驅(qū)動,產(chǎn)生正交力或純力矩是增加機械帶寬的有效途梗13.由于傳統(tǒng)驅(qū)動器固有的中頻帶共振嚴重限制了伺服帶寬(大約為驅(qū)動器主共振頻率的20%)因而使得讀寫頭跟蹤系統(tǒng)無法達到硬盤驅(qū)動高TIP刻錄的要求。在這些難以預料的中頻帶共振中,橫向準剛性體震動模式(QR模式)是磁頭定位系統(tǒng)的伺服帶寬受到限制的主要因素。而QR模式主要是由中樞軸承的彈力和驅(qū)動器活動部件的質(zhì)量產(chǎn)生的。對于傳統(tǒng)的驅(qū)動器,QR模式通常在3內(nèi)。另外,第一橫向面內(nèi)彎曲震動模式是影響伺服帶寬的又一個因素,通常位于7~10kHz.QR模式的低頻明顯限制了由傳統(tǒng)驅(qū)動組件支撐的伺服系統(tǒng)的帶寬。因此增加磁頭定位系統(tǒng)伺服帶寬的關鍵在于盡量減少或者完全去除QR模式。

      本文介紹了一種帶有新型線圈磁體結構的高帶寬動圈式音圈電機驅(qū)動器以產(chǎn)生正交力或者純力矩。由于簡單的扁平拉長動圈構成驅(qū)動器,與硬盤使用的傳統(tǒng)驅(qū)動器一樣簡單。研究表明這種設計中由中樞軸承和軸引起的中頻QR模式得到顯著抑制,使得主共振頻率提高到到11kHz如果使用高硬度材料制造臂件,主共振頻率可提高到15kHz. 1驅(qū)動器的構造1.1傳統(tǒng)驅(qū)動器的構造與缺陷硬盤廣泛采用的傳統(tǒng)動圈VCM定位系統(tǒng)如所示。由圖可見,傳統(tǒng)VCM產(chǎn)生的推動力Fa在橫向方向有一個很大的分量。這個分量在中樞軸承裝配上產(chǎn)生一個顯著的反作用力Fr,F(xiàn)r激發(fā)橫向的QR模式,嚴重影響了磁頭定位系統(tǒng)的精確追蹤。

      表示傳統(tǒng)驅(qū)動器自身激發(fā)的兩種具有代表性的共振:QR模式(3~5kHz)和橫向面內(nèi)彎曲模式(7~10kHz)。對應的頻率響應如所示。由圖可知傳統(tǒng)執(zhí)行器的頻率響應特征中有兩個峰值分別對應于QR模式和橫向面內(nèi)彎曲模式。為了充分改進單驅(qū)動器的性能,尤其是動態(tài)特性,從而抑制反作用力激發(fā)的QR模式,研究者采用了許多方法,包括移動磁體驅(qū)動器中提到的線圈與定位平面的垂直驅(qū)動器均不相同。線圈是一個簡單的扁平拉長動圈。永久磁鐵被設計為4個依次緊緊安置在軛面上的可選極,可以通過有4極的磁鐵或者2個各有2極的磁鐵實現(xiàn)。單平面驅(qū)動音圈與一組磁極的獨特設計加上軛部組件可以在線圈的4個部分中產(chǎn)生力F1、F2、F3和F4.如所示,這些力與橫向面正交,因此顯著抑制了該面上產(chǎn)生的施加在中樞軸承和軸上的反作用力。理想情況下,由中樞軸承和軸組件產(chǎn)生的中頻帶頻率QR模式可被完全消除。同時,所使用的平面線圈、永久磁鐵和軛面與傳統(tǒng)VCM中幾乎一樣簡單因此生產(chǎn)和裝配過程也與傳統(tǒng)驅(qū)動器一樣簡單。

      2電磁設計與優(yōu)化新型高帶寬驅(qū)動器的電磁設計和優(yōu)化目標是在音圈電機體積最小、用料最少的情況下使得力矩或電機常數(shù)最大化。同時使驅(qū)動器在一定角度位移的情況下以最短的尋找時間和最小的能耗產(chǎn)生足夠的力或者力矩去移動一定的負荷(線圈、線圈支撐、臂、懸掛和滑塊)。通過使用二維有限元分析大致確定一些關鍵尺寸和電磁參數(shù),包括電機高度、磁鐵形狀和尺寸、氣隙磁通密度以及氣隙長度。優(yōu)化電機磁路和線圈的設計參數(shù)以滿足最大力矩和電機常數(shù)。磁軛的側(cè)面被用于平衡磁路。由于音圈的優(yōu)化空間有限,線圈的設計必須滿足有效導體和額定功率最大化。同時需要考慮輸入充足功率以獲得良好的存取性能盡可能少功耗。對于一定的場強,用最少的能耗獲得最佳的存取性能是線圈設計中的關鍵問題。使用三維有限元分析對電磁設計進一步優(yōu)化。電磁設計中預測的新型驅(qū)動器的一些參數(shù)與3.5"HDD中使用的傳統(tǒng)驅(qū)動器參數(shù)的比較如表1所示。表中::、L、Kf、Tr、m、Te、Tm、a分別為線圈電阻、線圈電感、轉(zhuǎn)矩常數(shù)、電機常數(shù)、轉(zhuǎn)動慣量、電時間常數(shù)、機械時間常數(shù)、加速率。由表可見對新型驅(qū)動器的電磁設計優(yōu)化得到比傳統(tǒng)驅(qū)動器中更好的電磁性能。

      表1高帶寬驅(qū)動器和傳統(tǒng)驅(qū)動器的電磁參數(shù)驅(qū)動器?赏ㄟ^有限元分析證明:用鋁硼如所示,橫向面內(nèi)彎曲模式的頻率變?yōu)?kHz(1)由于新型高帶寬驅(qū)動器中音圈電機的獨特左右。這樣就可以解釋為什么腧果限元結構和磁體排列,新型驅(qū)動器產(chǎn)生的力與橫向正交,元分析預測的結果11. 5kHz要低很多,這主要是由驅(qū)動器的原型器件造成的。由于原型器件的線圈是手工制成的,而且驅(qū)動器VCM部分的強度比通常情況下有限元分析中使用的要低很多,導致了整個結構硬度的下降,降低了橫向面內(nèi)彎曲模式的頻率,這一點可通過有限元分析進行驗證。將線圈和線圈支持(塑料)的彈性模量分別降至原來值的1/5,炭合物取代鋁作為臂部件材料,橫向面內(nèi)彎曲的頻率變?yōu)?5.7kHz,比11.5kHz高出很多。

      4結語本文設計了一種新型高帶寬動圈驅(qū)動器,并對其進行優(yōu)化和分析。其特點如下:得到純力矩,使中樞軸承和軸上產(chǎn)生的反作用力顯著降低。

      用有限元分析對一些關鍵的電磁參數(shù)和尺寸進行優(yōu)化與預測,表明新型高帶寬驅(qū)動器的電磁性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)驅(qū)動器。

      采用三維有限元分析法對新型高帶寬驅(qū)動器的動態(tài)性能進行評估,它的頻率響應特征表明影響伺服帶寬的橫向準剛性體震動模式(QR模式)被顯著抑制。因而在高磁道密度記錄中,新型高帶寬驅(qū)動器支持的伺服系統(tǒng)可以得到更高的帶寬。
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西瑪三相異步電動機已成為發(fā)展的主要方向。
  整個電機行業(yè)的平均利潤水平呈U型,競爭對手數(shù)量呈U型反轉(zhuǎn)。目前,三相異步電動機行業(yè)市場化程度較高,擁有眾多電機企業(yè),整個行業(yè)正處于整合優(yōu)化的過程中。微電機和大型電機,包括一些特種電機,由于其技術難度大、初始投資大、技術門檻高,處于U型曲線的最高端。
西安西瑪電機原廠生產(chǎn)的電機滑環(huán)的抗干擾性能很強嗎
  西瑪電機在電機滑環(huán)干擾源的導線上加一個屏蔽層,屏蔽層接地。方法:如果遇到高工作電壓和高頻率,滑環(huán)應選擇電磁感應屏蔽。在電磁感應屏蔽中,用金屬材料和導電體原材料作為屏蔽層,可以產(chǎn)生很好的電磁干擾。
如何根據(jù)空載電流判斷西瑪電機性能?
  一般來說,小型電機的空載電流約為額定電流的30%~70%,大中型西瑪電機的空載電流約為額定電流的20%~40%。特別是,特定西瑪電機的空載電流一般不在銘牌或電機產(chǎn)品手冊上標明。
交流電機的用途和作用有哪些?
  西安西瑪電機有限公司生產(chǎn)的交流電機使用和控制非常方便。具有自動啟動、加速、制動、倒車、保持等功能,可滿足各種操作需要。電機工作效率高,無煙、無臭、無污染。環(huán)境和噪音也很低。由于其諸多優(yōu)點,廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、國防、商業(yè)、家用電器、醫(yī)療電器等領域。
直流電機和交流電機的具體區(qū)別是什么?
  首先,直流電機和交流電機都是由于磁場的作用而工作的電機。直流電可以看作是步進電機的一種。一般來說,直流電機的功率不如交流電機,特別是無刷電機克服了有刷電機的許多缺點,但也存在諧振等缺點。
伺服電機與行星減速機一體化。
  伺服電機與行星減速機一體化作為一種先進的控制匹配方案在數(shù)控領域具有極好的發(fā)展前景,并且能提供專業(yè)深入的服務,行星減速機的出現(xiàn)將會成為中國機械制造業(yè)的一大亮點,對迅速推進國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展建立了良好的開端。
“2018年中國電機產(chǎn)業(yè)鏈大會·華東站”圓滿落幕!
  本次會議發(fā)言嘉賓共18位,其中既包括上海市嘉定區(qū)經(jīng)委領導,新能源汽車稀土永磁電機開拓者唐任遠院士、新能源汽車電機研究專家及電機產(chǎn)業(yè)鏈上下游龍頭企業(yè)代表。
推進電機節(jié)能的意義是什么?
  隨著電子信息技術的發(fā)展,電機節(jié)能的前景十分看好。據(jù)國家能源部的初步估算:如果全面啟動電機節(jié)能工程,推廣變頻調(diào)速、永磁調(diào)速等先進電機調(diào)速技術,改善風機、泵類電機系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式,逐步淘汰閘板、閥門等機械節(jié)流調(diào)節(jié)方式,全國的用電量將下降15~20%而GDP保持不變。
直線電機的轉(zhuǎn)變過程。
  這時初級要做得很長,延伸到運動所需要達到的位置,而次級則不需要那么長.實際上,直線電機既可以把初級做得很長,也可以把次級做得很長;既可以初級固定、次級移動,也可以次級固定、初級移動。
非晶電機及微特電機發(fā)展分析及預測
  微特電機與非晶電機在汽車制造領域均有廣泛運用。微特電機在發(fā)動機、底盤、車身的生產(chǎn)過程中是不可或缺的零部件;非晶電機在新能源汽車驅(qū)動電機方面的應用同樣不可小覷。
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