時(shí)間：2023-03-22 17:36:11
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇永磁傳動技術(shù)論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
關(guān)鍵詞：電動物流汽車；電機(jī)；現(xiàn)狀與趨勢
中圖分類號：F253.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
Abstract： With the development of China's express delivery business blowout， a rapid growth in the number of logistics vehicles. In the context of energy constraints， environmental pollution， our government put the development of electric vehicles as a logistics solution to energy and environmental problems and realize the sustainable development of one of the major initiatives， the auto production enterprises will also electric car logistics as an important strategic direction grab the commanding heights of the auto industry in the future， the key components of the motor for electric vehicle logistics is currently using more ac asynchronous motor， permanent magnet synchronous motor and switched reluctance motor， the motor has advantages and disadvantages of each. From the angle of technological development， permanent magnetic motor will be a development trend. At the same time， from the point of automotive electrical installation convenience， etc， will be electric logistics hub motor car driving mode of the ideal.
Key words： electric automobile logistics； the motor； current situation and trend
動物流汽車是新能源汽車中發(fā)展較快的一個(gè)類型。新能源汽車用的驅(qū)動電機(jī)要滿足頻繁啟/停、加減速，爬坡或低速時(shí)能提供較大轉(zhuǎn)矩，在高速行駛時(shí)提供小轉(zhuǎn)矩高轉(zhuǎn)速，而且變速范圍要寬。由于新能源汽車車載能源為動力電池，容量有限，為獲得最大的行駛里程，大多數(shù)車輛都采用了能量回饋技術(shù)，即在汽車制動時(shí)，通過控制器將車輪損耗的動能反饋到電池中，并使電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，將發(fā)出的電輸送到電池中[1]。因此，電動汽車的驅(qū)動機(jī)不能單純的稱為電動機(jī)，而應(yīng)稱為電機(jī)。
科技部要求新能源汽車技術(shù)研發(fā)將重點(diǎn)圍繞電機(jī)驅(qū)動與電力電子、動力電池與電池管理等6個(gè)技術(shù)方向展開。考核指標(biāo)為電機(jī)控制器峰值功率密度≥17kW/L，最高效率≥98.5%，匹配電機(jī)額定功率20kW至60kW，功能安全滿足ISO26262標(biāo)準(zhǔn)ASCIL C級的要求，設(shè)計(jì)壽命達(dá)到15年或40萬公里；裝車應(yīng)用≥10 000套[2]。
1 電動物流汽車對電機(jī)的要求
與工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械、家用電器等的電機(jī)相比，電動物流汽車用驅(qū)動電機(jī)的工作比較特殊：
（1）電機(jī)工況復(fù)雜：電動汽車經(jīng)常啟停、加減速、上下坡等，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和功率變化頻繁。
（2）電機(jī)在沖擊、振動的環(huán)境下工作：電動汽車的顛簸和振動都會傳遞給電機(jī)，此外，電機(jī)還要承受汽車在緊急制動、急轉(zhuǎn)彎、急加速時(shí)的慣性力。
（3）車載電源能量有限：電動汽車的電源能源是有限的，當(dāng)能量用盡時(shí)，需要停止運(yùn)行，進(jìn)行充電或添加燃料來恢復(fù)其消耗的能量。
（4）電機(jī)本身也是負(fù)載：電機(jī)及其控制器本身的質(zhì)量也是車輛質(zhì)量的一部分。
與工業(yè)用電機(jī)相比，針對電動物流汽車的驅(qū)動特點(diǎn)所設(shè)計(jì)的電機(jī)有著特殊的性能要求：
（1）電動物流汽車驅(qū)動電機(jī)要滿足頻繁的啟停、加減速、轉(zhuǎn)矩控制的動態(tài)性能要求較高，電機(jī)要有自動調(diào)速功能，能減輕使用者的操作強(qiáng)度，提高駕駛的舒適性，并且控制響應(yīng)能達(dá)到與燃油車油門踏板同樣的要求。
（2）在允許范圍內(nèi)盡量采用高電壓，可減小電機(jī)和逆變器及其它裝備的尺寸。
（3）為了減少整車的重量，通常取消多級變速器，這就要求在低速或爬坡時(shí)，電機(jī)可以提供較高的轉(zhuǎn)矩，通常來說要能夠承受4～5倍的過載。
（4）調(diào)速范圍要寬，還需要在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)保持較高的運(yùn)行效率。
（5）電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)盡量設(shè)計(jì)為高額定轉(zhuǎn)速，同時(shí)盡量采用鋁合金外殼，各種控制器裝備的質(zhì)量和冷卻系統(tǒng)的質(zhì)量等也要求盡可能小，有利于減少電動汽車的重量。
（6）電動汽車應(yīng)具有最優(yōu)化的能量利用，具有制動能量回收功能，再生制動回收的能量一般要達(dá)到總能量的10%～20%。
（7）電機(jī)工作環(huán)境較差，要求電機(jī)要有很好的可靠性、耐高低溫和耐潮性好、噪聲低運(yùn)行，同時(shí)還要保證電機(jī)的制造成本低。
（8）為保證安全，需要安裝高壓保護(hù)設(shè)備。
（9）結(jié)構(gòu)要簡單以便于維修，價(jià)格還要低廉。
2 電動物流汽車常用電機(jī)類型
直流電機(jī)、交流異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)是電動物流汽車常用的動電機(jī)。直流電機(jī)應(yīng)用最早，這種電機(jī)的特點(diǎn)是控制性能好、成本低，但其重量過大、效率低、電刷和滑環(huán)的存在增加維護(hù)成本，尤其是電刷的磨損會帶來安全隱患。
電動物流汽車對車用電機(jī)的要求不斷提出新的要求，隨著電控、機(jī)械制造和材料等技術(shù)的進(jìn)步，交流異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)的性能將更為優(yōu)越，是目前應(yīng)用較為廣泛的電動物流汽車用電機(jī)。電動物流汽車常用電機(jī)的性能和優(yōu)缺點(diǎn)比較及應(yīng)用車型如表1、表2所示。
3 電動物流汽車用電機(jī)發(fā)展趨勢
3.1 永磁同步電機(jī)
由于永磁同步電機(jī)效率高、轉(zhuǎn)矩密度高、高效區(qū)寬、調(diào)速范圍寬、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，電機(jī)永磁化是未來電機(jī)的發(fā)展趨勢之一[4]。
3.2 輪轂電機(jī)
輪轂電機(jī)技術(shù)又稱為車輪內(nèi)裝式電機(jī)技術(shù)，是一種將電機(jī)、傳動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)融為一體的輪轂裝置技術(shù)。輪轂電機(jī)可采用永磁無刷、直流無刷、開關(guān)磁阻等電機(jī)類型。由于電機(jī)處于車輪輪轂內(nèi)，受體積限制，要求電機(jī)為扁形結(jié)構(gòu)，即電機(jī)短而粗。
輪轂電機(jī)具有：更方便的底盤布置，更靈活的供電系統(tǒng)，更好的汽車底盤主動控制性能，最優(yōu)的驅(qū)動力分配等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。
由于采用了電動輪驅(qū)動的形式，沒有了機(jī)械傳動系，使車廂的空間更大，底盤布置更靈活，底盤通用性增強(qiáng)。同時(shí)，汽車的電源供電系統(tǒng)無論是采用燃料電池、超級電容或者蓄電池，或者是它們的組合，都不受限制，原來的機(jī)械硬連接動力傳動形式也變?yōu)殡娎|進(jìn)行供電的軟連接形式。
輪轂電機(jī)的控制響應(yīng)快、精度高，并且每個(gè)驅(qū)動輪由各自的控制器控制，可以實(shí)現(xiàn)最理想的控制效果。輪轂電機(jī)也有比如密封和起步電流/扭矩間的平衡關(guān)系，以及轉(zhuǎn)向時(shí)驅(qū)動輪的差速問等題，但從電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢來看，輪轂電機(jī)將是電動物流汽車最理想的驅(qū)動方式。
4 結(jié)束語
2015年，我國快遞業(yè)務(wù)總量達(dá)到211億件，同比增長54%，相比去年提高8%。隨著整個(gè)快遞業(yè)務(wù)量的爆發(fā)，物流車輛的增長數(shù)量也得到了快速增長。在能源制約、環(huán)境污染等大背景下，我國政府把發(fā)展電動物流汽車作為解決能源及環(huán)境問題、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重大舉措之一，各汽車生產(chǎn)企業(yè)也將電動物流汽車作為搶占未來汽車產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)的重要戰(zhàn)略方向[5]。在政府與企業(yè)的共同努力下，我國電動物流汽車近幾年展現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭。電機(jī)作為電動物流汽車上的關(guān)鍵零部件，其技術(shù)、產(chǎn)品品質(zhì)等還要提升，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還不完善，整個(gè)行業(yè)還處于起步階段，關(guān)鍵技術(shù)方面還落后于發(fā)達(dá)國家。因此，加快新一代電機(jī)等技術(shù)研發(fā)，已成為我國“十三五”規(guī)劃的重點(diǎn)突破方向。
參考文獻(xiàn)：
[1] 李登辰. 輪邊驅(qū)動電動汽車高速齒輪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 青島：青島科技大學(xué)（碩士學(xué)位論文），2014.
[2] 劉重才. 電動物流車放量催生電機(jī)需求[N]. 上海證券報(bào)，2015-12-10（A06）.
[3] 陳藝端. 改進(jìn)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)互感耦合開關(guān)磁阻電機(jī)性能的研究[D]. 北京：北京交通大學(xué)（碩士學(xué)位論文），2014.
【關(guān)鍵詞】永磁同步電機(jī);恒壓頻比開環(huán)控制;矢量控制;直接轉(zhuǎn)矩控制
1.引言
近年來，隨著電力電子技術(shù)、新型電機(jī)控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展，永磁同步電動機(jī)得以迅速的推廣應(yīng)用。永磁同步電動機(jī)具有體積小，損耗低，效率高等優(yōu)點(diǎn)，在節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)日益受到重視的今天，對其研究就顯得非常必要。因此。這里對永磁同步電機(jī)的控制策略進(jìn)行綜述，并介紹了永磁同步電動機(jī)控制系統(tǒng)的各種控制策略發(fā)展方向。
2.永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型
永磁同步電機(jī)（PMSM）的永磁體和繞組，繞組和繞組之間的相互影響，電磁之間的關(guān)系十分復(fù)雜，由于磁路飽和等非線性因素，建立精確的數(shù)學(xué)模型是很困難的。為了簡化PMSM的數(shù)學(xué)模型，我們通常作如下的假設(shè)：
（1）磁路不飽和，電機(jī)電感不受電流變化影響，不計(jì)渦流和磁滯損耗;
（2）忽略齒槽、換相過程和電樞反應(yīng)的影響;
（3）三相繞組對稱，永久磁鋼的磁場沿氣隙周圍正弦分布;
（4）電樞繞組在定子內(nèi)表面均勻連續(xù)分布;
（5）驅(qū)動二極管和續(xù)流二極管為理想元件;
（6）轉(zhuǎn)子磁鏈在氣隙中呈正弦分布。
對于永磁同步電機(jī)來說，即用固定轉(zhuǎn)子的參考坐標(biāo)來描述和分析其穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能是十分方便的。此時(shí)，取永磁體基波勵(lì)磁磁場軸線即永磁體磁極的軸線為d軸，而q軸逆時(shí)針方向朝前90o電角度。d軸與參考軸A之間夾角為。圖1為永磁同步電機(jī)（PMSM）矢量圖。
圖1 PMSM空間向量圖
Fig.1 Space vector diagram of PMSM
根據(jù)圖1所示向量圖進(jìn)行坐標(biāo)變換，滿足功率不變原則，得到在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下PMSM的數(shù)學(xué)模型方程如下
（1）電壓方程
由三相靜止軸系A(chǔ)BC到同步旋轉(zhuǎn)軸系dq的變換得：
（1）
，Rs為定子相電阻，其中：
。
（2）磁鏈方程
（2）
式中為轉(zhuǎn)子（永磁體）在dq軸的磁鏈，，ud、uq，id、iq和、分別為dq軸的電流、電壓和磁鏈。、為dq軸的電感。
（3）轉(zhuǎn)矩方程
電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式為：
（3）
pn為極對數(shù)，定子磁鏈空間矢量，is為定子電流空間矢量。
3.恒壓頻比開環(huán)控制（VVVF）
恒壓頻比開環(huán)控制（VVVF）是為了得到理想的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩-速度特性，基于在改變電源頻率進(jìn)行調(diào)速的同時(shí)，又要保證電動機(jī)的磁通不變的思想而提出的。 按照這種控制策略進(jìn)行控制，使供電電壓的基波幅值隨著速度指令成比例的線性增長，從而保持定子磁通的近似恒定。VVVF控制策略簡單，易于實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速通過電源頻率進(jìn)行控制。但同時(shí)，由于系統(tǒng)中不引入速度、位置等反饋信號，因此無法實(shí)時(shí)捕捉電機(jī)狀態(tài)，致使無法精確控制電磁轉(zhuǎn)矩：在突加負(fù)載或者速度指令時(shí)，容易發(fā)生失步現(xiàn)象;也沒有快速的動態(tài)響應(yīng)特性。因此，恒壓頻比開環(huán)控制電機(jī)磁通而沒有控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，控制性能差。通常只用于對調(diào)速性能要求一般的通用變頻器上。
4.矢量控制（VC）
七十年代中期，德國學(xué)者提出“交流電機(jī)磁場定向的控制原理”，即用矢量變換的方法研究交流電機(jī)的動態(tài)控制規(guī)律。矢量控制理論采用矢量分析的方法來分析交流電機(jī)內(nèi)部的電磁過程，是建立在交流電機(jī)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的控制方法。它模仿對直流電機(jī)的控制技術(shù)，將交流電機(jī)的定子電流解禍成互相獨(dú)立的產(chǎn)生磁鏈的分量和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的分量。分別控制這兩個(gè)分量就可以實(shí)現(xiàn)對交流電機(jī)的磁鏈控制和轉(zhuǎn)矩控制的完全解禍，從而達(dá)到理想的動態(tài)性能。使交流傳動的動、靜態(tài)特性有了顯著的改善，開創(chuàng)了交流傳動的新紀(jì)元。矢量控制是目前高性能交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)所采用的主要控制方法，具有很好的動態(tài)性能。然而這種控制技術(shù)本身還是存在一些缺陷的，受電機(jī)參數(shù)影響較大，由于電機(jī)參數(shù)在不同運(yùn)行情況與環(huán)境的多變性，所以系統(tǒng)魯棒性不強(qiáng);矢量控制的根本是實(shí)現(xiàn)類似直流電機(jī)的控制，因此需要進(jìn)行復(fù)雜的解耦運(yùn)算，增加了信號處理工作負(fù)荷，要求更高的硬件處理器配合;
5.直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）
1985年德國學(xué)者M(jìn).DepenBrock教授首次提出了磁鏈采用六邊形控制方案的直接轉(zhuǎn)矩控制理論。該方法只是在定子坐標(biāo)系下分析交流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，強(qiáng)調(diào)對電機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制，省掉了矢量旋轉(zhuǎn)變換等復(fù)雜的變換和計(jì)算。其磁場定向所用的是定子磁鏈，只要知道定子電阻就可以把它觀測出來。因此，DTC大大減少了矢量控制技術(shù)中控制性能易受參數(shù)變化影響的問題，很大程度上克服了矢量控制的缺點(diǎn)。
轉(zhuǎn)差角頻率越大，轉(zhuǎn)矩越大。轉(zhuǎn)差角頻率增加，轉(zhuǎn)矩也增加。說明異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩增長率都可以通過控制定子磁場對轉(zhuǎn)子的角頻率來控制。也就是說，異步電機(jī)DTC是建立在電機(jī)轉(zhuǎn)差角頻率控制的理論基礎(chǔ)上的。而同步電機(jī)并不存在這種轉(zhuǎn)差角頻率，正是由于這個(gè)原因，DTC策略在同步電機(jī)上沒有能夠快速地得到應(yīng)用。直到1996年英國的French.C和Acarnley .P發(fā)表了關(guān)于PMSM的DTC的論文，1997年由澳大利亞的Zhong L， Rahman.M.T教授和南航的胡育文教授等合作提出了基于PMSM的DTC方案，初步解決了DTC控制策略在PMSM上應(yīng)用的理論基礎(chǔ)。有了這個(gè)理論基礎(chǔ)，PMSM的DTC控制也成了眾多學(xué)者研究的一個(gè)熱點(diǎn)。
就目前而言，永磁同步電機(jī)控制的直接轉(zhuǎn)矩控制摒棄了矢量控制解耦的思想，將轉(zhuǎn)子磁通定向更換為定子磁通定向，通過控制定子磁鏈的幅值以及磁通角，達(dá)到控制轉(zhuǎn)矩的目的，具有控制手段直接、結(jié)構(gòu)簡單高效、控制性能優(yōu)良、動態(tài)響應(yīng)迅速的特點(diǎn)。直接轉(zhuǎn)矩控制在克服了矢量控制弊端的同時(shí)，這種粗獷式控制方式也暴露出固有的缺陷。首先控制器采用Bang-Bang控制，實(shí)際轉(zhuǎn)矩必然在上下限內(nèi)脈動;再者調(diào)速范圍受限。在低速時(shí)，轉(zhuǎn)矩脈動會增加，而且定子磁鏈觀測值會不準(zhǔn)。另外，電機(jī)參數(shù)的時(shí)變對直接轉(zhuǎn)矩控制也有影響。
6.結(jié)論
本文所闡述的永磁同步電機(jī)的控制方式是最基本的三種控制方式。通過文中的闡述，可以看出每種控制方式都有其利弊，可以根據(jù)設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境工況來選擇設(shè)備的控制方法。
同時(shí)隨著控制理論的不斷發(fā)展，學(xué)者們采用智能控制策略，如最優(yōu)控制、遺傳算法、模糊控制等方法，用來克服每種控制方式的弊端，使得永磁同步電機(jī)的應(yīng)該更加廣泛，充分發(fā)揮其體積小，損耗低，效率高等優(yōu)點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1]王成元，周美文，郭慶鼎.矢量控制交流伺服驅(qū)動電動機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.
[2]李華德，楊立永，李世平.直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的新發(fā)展[J].工業(yè)大學(xué)，2001.
[3]許大中編著.交流電機(jī)調(diào)速理論[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，1991.
關(guān)鍵詞：低壓真空斷路器；雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)；真空滅弧室參數(shù)；實(shí)體模型；有限元分析
中圖分類號：TM153 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
1 引言
低壓斷路器廣泛應(yīng)用于低壓配電路中，它不僅擔(dān)負(fù)著反復(fù)地接通與斷開低壓配電電路，而且當(dāng)電路發(fā)生過載、短路等故障時(shí)可以立刻動作，斷開電路。
近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展一些基于真空滅弧室的低壓斷路器相繼出現(xiàn)，但其操動機(jī)構(gòu)基本上是傳統(tǒng)的彈簧或電磁操動機(jī)構(gòu)。由于在低壓電器中80%的故障都是機(jī)械故障。而彈簧操動機(jī)構(gòu)則是靠機(jī)械傳動，零部件數(shù)量多，傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)生故障的概率很高，所以減少機(jī)械部件成為減少故障問題的主要方法。
永磁操動機(jī)構(gòu)作為一種新型真空斷路器的操作機(jī)構(gòu)，零部件少，運(yùn)動部件只有一個(gè)動鐵心，所以大大降低了故障源，幾乎不存在可靠性的問題、免維護(hù)，而且它的出力特性與反力特性配合良好，已經(jīng)普遍應(yīng)用于中、高壓領(lǐng)域。本文設(shè)計(jì)一種配合低壓真空滅弧室的雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)。對幾種不同結(jié)構(gòu)的雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)的電磁吸力特性進(jìn)行分析。
2 設(shè)計(jì)模型
2.1 四種不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對電壓等級不同的真空斷路器，由于所帶負(fù)載、傳動機(jī)構(gòu)的不同，動鐵心受永磁體的力也不相同，機(jī)構(gòu)的分、合閘動作的時(shí)間（分合閘時(shí)間）、速度（分合閘速度）也不相同，因此永磁操動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、性能參數(shù)也不相同。所以，不同的斷路器，根據(jù)情況的不同需配備不同結(jié)構(gòu)形式的永磁操動機(jī)構(gòu)。在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)前，首先應(yīng)該對結(jié)構(gòu)、參數(shù)和能耗進(jìn)行分析計(jì)算，使其均達(dá)到目標(biāo)要求。由此本文提出了結(jié)構(gòu)形式不同的四種雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)：（a）永磁體緊靠動鐵心，（b）永磁體緊靠動鐵心，但由于在氣隙下面加了極靴，因此整個(gè)動鐵心的長度減小，但是動鐵心的行程與（a）保持相同，（c）永磁體緊靠靜鐵心，（d）永磁體占滿整個(gè)磁軛部分。
2.2 雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機(jī)構(gòu)工作原理
雖然結(jié)構(gòu)各不相同，但工作原理卻一致，以（a）為例說明。
假設(shè)開始時(shí)斷路器位于合閘的狀態(tài)，那么動鐵心處于操動機(jī)構(gòu)的頂部。所以機(jī)構(gòu)上端空氣隙小磁阻小，下端空氣隙大磁阻大，因此由永磁體所產(chǎn)生的磁力線絕大部分都通過上部磁路，將動鐵心吸合在合閘位置。
當(dāng)對斷路器進(jìn)行分閘操作時(shí)，只需在分閘線圈中通過大小適當(dāng)?shù)碾娏?，而這一電流產(chǎn)生的磁力線和靜鐵心上部的磁力線方向完全相反，起到抵消的作用。但是分閘線圈在中部產(chǎn)生的磁力線方向與永磁體在中部產(chǎn)生的磁力線方向卻一致。因此動鐵心受到的向上的電磁吸力逐漸減小，當(dāng)分閘線圈中的電流增大到一定程度時(shí)，動鐵心所受到的電磁吸力之和大于動鐵心上的負(fù)載，此時(shí)動鐵心將會向下運(yùn)動。
當(dāng)動鐵心開始向下運(yùn)動時(shí)，其機(jī)構(gòu)頂端與靜鐵心的上面的磁極之間的空氣隙會越來越大，進(jìn)而使上面的磁阻逐步增大，而下面的磁阻則會慢慢變小。并且向下運(yùn)動的過程中伴有電流的增大，使動鐵心受的向下的合力增大，進(jìn)而使得整個(gè)動鐵芯加速向下運(yùn)動。當(dāng)動鐵芯到達(dá)底部會被永磁體所吸合，此時(shí)即使斷開分閘線圈中的電流，動鐵心依舊會維持在機(jī)構(gòu)的底部即分閘狀態(tài)。
合閘過程與分閘過程完全相似；這里不再敘述。
3 理論分析及計(jì)算
以上的公式說明任何磁場都可當(dāng)作由分布電流產(chǎn)生，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)永磁體有以下兩種電流模擬的方法：
（1）永磁體整個(gè)區(qū)域內(nèi)部充滿電流的模型（體電流模型）。
（2）永磁體外部邊界上存在的電流的模型（面電流模型）。
4 仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)
永磁操動機(jī)構(gòu)的分、合閘操作以及位置維持依賴于機(jī)構(gòu)內(nèi)部的磁場變化來實(shí)現(xiàn)，所以對機(jī)構(gòu)中的磁場變化進(jìn)行研究具有重要意義。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際理論計(jì)算出的尺寸進(jìn)行實(shí)體建模并做如下仿真。
（1）未通電情況下，永磁體單獨(dú)作用的磁通分布可以說明其工作原理。由于下面的磁路的空氣隙使磁阻很大，所以此時(shí)磁通幾乎都通過上面的磁路。
（2）當(dāng)接收到分閘命令后，分閘線圈中開始通電，線圈產(chǎn)生的磁場使動鐵心下面的磁場變強(qiáng)。隨著電流的不斷增強(qiáng)，動鐵心受線圈產(chǎn)生向下的吸力變大，此力與永磁體產(chǎn)生的電磁吸力相反。使動鐵心受到的向上電磁吸力越來越小。
（3）通過對不同電流等級的磁力線分布獲得不同結(jié)構(gòu)下的電磁力之和，通過分析結(jié)果進(jìn)而做出優(yōu)化選擇。由于優(yōu)化是又一個(gè)深入的課題，再次就不加以論述。
結(jié)論
根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出：
（1）當(dāng)分、合閘線圈中通入的電流為零時(shí)，動鐵心受到的吸力與其體積成正比。
（2）（a）結(jié)構(gòu)線圈作用在動鐵心上的力是最先克服永磁吸力向下運(yùn)動的，而（b）、（c）、（d）結(jié)構(gòu)的線圈需要通入很大的電流才能使動鐵心開始動作。
由此可知，在設(shè)計(jì)永磁機(jī)構(gòu)時(shí)，選擇方向的不同，會使設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)也不同。如果從節(jié)能方面考慮，（a）結(jié)構(gòu)更加合適，原因是和另外三種結(jié)構(gòu)相比（a）中線圈通入的電流很小時(shí)動鐵芯就開始動作；若從結(jié)構(gòu)小型化來設(shè)計(jì)，（d）更好，因?yàn)樵诓僮髟O(shè)備體積相同的時(shí)候，（d）結(jié)構(gòu)提供的永磁吸力是最大的。盡管（c）結(jié)構(gòu)耗能大，但是也有它自己的優(yōu)點(diǎn)，比如如果通入的電流很大時(shí)它所產(chǎn)生的永磁吸力也很大，所以（c）結(jié)構(gòu)更適合電壓相對較高的真空斷路器。
綜合考慮低壓真空斷路器滅弧室的性能要求（動作快，精度高），所以在設(shè)計(jì)操動機(jī)構(gòu)時(shí)，（a）更合理、可行。
參考文獻(xiàn)
[1]陸儉國.低壓電器可靠性概況及其發(fā)展[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，38（01）：01-05.
[2]王海峰，徐建元.永磁操動機(jī)構(gòu)磁場數(shù)值計(jì)算和結(jié)構(gòu)分析[J].高壓電器，2002，38（01）：11-13.
[3]徐家賀.大容量真空斷路器永磁操動機(jī)構(gòu)的研究[D].沈陽工業(yè)大學(xué)，2009.
[4]崔寒.真空斷路器永磁操動機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D].沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.
[5]田陽.高壓斷路器永磁操動機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究[D].沈陽工業(yè)大學(xué)，2010.
[6]張龍.中壓斷路器永磁操動機(jī)構(gòu)的研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2003.
[7]付萬安，宋寶韞.高壓斷路器永磁操動機(jī)構(gòu)的研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2000，20（08）：08-13.
[8]石運(yùn)強(qiáng)，胡漢春.配真空滅弧室的雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2012，25（01）：45-47.
[9] Lindmayer， Manfred； Stammberger， Hartwig， Application of numerical field similutions for low-voltage circuit breakers[J].IEEE trans Compon Packag Manuf Technol Part A， 1995： 708-717.
[10]朱勝龍，嚴(yán)金成.智能型永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器的研制[J].江蘇電氣，2008，06（03）：50-52.
論文摘要：交流電動機(jī)固有的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，堅(jiān)固耐用，事故率低，容易維護(hù)；但它的最大缺點(diǎn)在于調(diào)速困難，簡單調(diào)速方案的性能指標(biāo)不佳，這只能夠依靠交流調(diào)速理論的突破和調(diào)速裝置的完善來解決。本文論述了交流調(diào)速傳動的現(xiàn)狀和發(fā)展
交流傳動系統(tǒng)之所以發(fā)展得如此迅速，和一些關(guān)鍵性技術(shù)的突破性進(jìn)展有關(guān)。它們是功率半導(dǎo)體器件（包括半控型和全控型）的制造技術(shù)、基于電力電子電路的電力變換技術(shù)、交流電動機(jī)控制技術(shù)以及微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的全數(shù)字化控制技術(shù)。為了進(jìn)一步提高交流傳動系統(tǒng)的性能，國內(nèi)外有關(guān)研究工作正圍繞以下幾個(gè)方面展開：
1 采用新型功率半導(dǎo)體器件和脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)
功率半導(dǎo)體器件的不斷進(jìn)步，尤其是新型可關(guān)斷器件，如BJT（雙極型晶體管）、MOSFET（金屬氧化硅場效應(yīng)管）、IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的實(shí)用化，使得開關(guān)高頻化的PWM技術(shù)成為可能。目前功率半導(dǎo)體器件正向高壓、大功率、高頻化、集成化和智能化方向發(fā)展。典型的電力電子變頻裝置有電壓型交-直-交變頻器、電流型交-直-交變頻器和交-交變頻器三種。電流型交-直-交變頻器的中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作儲能元件，無功功率將由大電感來緩沖，它的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)電動機(jī)處于制動（發(fā)電）狀態(tài)時(shí)，只需改變網(wǎng)側(cè)可控整流器的輸出電壓極性即可使回饋到直流側(cè)的再生電能方便地回饋到交流電網(wǎng)，構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)具有四象限運(yùn)行能力，可用于頻繁加減速等對動態(tài)性能有要求的單機(jī)應(yīng)用場合，在大容量風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能調(diào)速中也有應(yīng)用。電壓型交-直-交變頻器的中間直流環(huán)節(jié)采用大電容作儲能元件，無功功率將由大電容來緩沖。對于負(fù)載電動機(jī)而言，電壓型變頻器相當(dāng)于一個(gè)交流電壓源，在不超過容量限度的情況下，可以驅(qū)動多臺電動機(jī)并聯(lián)運(yùn)行。電壓型PWM變頻器在中小功率電力傳動系統(tǒng)中占有主導(dǎo)地位。但電壓型變頻器的缺點(diǎn)在于電動機(jī)處于制動（發(fā)電）狀態(tài)時(shí)，回饋到直流側(cè)的再生電能難以回饋給交流電網(wǎng)，要實(shí)現(xiàn)這部分能量的回饋，網(wǎng)側(cè)不能采用不可控的二極管整流器或一般的可控整流器，必須采用可逆變流器，如采用兩套可控整流器反并聯(lián)、采用PWM 控制方式的自換相變流器（“斬控式整流器”或 “PWM整流器”）。網(wǎng)側(cè)變流器采用PWM控制的變頻器稱為“雙PWM控制變頻器”，這種再生能量回饋式高性能變頻器具有直流輸出電壓連續(xù)可調(diào)，輸入電流（網(wǎng)側(cè)電流）波形基本為正弦，功率因數(shù)保持為1并且能量可以雙向流動的特點(diǎn)，代表一個(gè)新的技術(shù)發(fā)展動向，但成本問題限制了它的發(fā)展速度。通常的交-交變頻器都有輸入諧波電流大、輸入功率因數(shù)低的缺點(diǎn)，只能用于低速（低頻）大容量調(diào)速傳動。為此，矩陣式交-交變頻器應(yīng)運(yùn)而生。矩陣式交-交變頻器功率密度大，而且沒中間直流環(huán)節(jié)，省去了笨重而昂貴的儲能元件，為實(shí)現(xiàn)輸入功率因數(shù)為1、輸入電流為正弦和四象限運(yùn)行開辟了新的途徑。
隨著電壓型PWM變頻器在高性能的交流傳動系統(tǒng)中應(yīng)用日趨廣泛，PWM技術(shù)的研究越來越深入。PWM利用功率半導(dǎo)體器件的高頻開通和關(guān)斷，把直流電壓變成按一定寬度規(guī)律變化的電壓脈沖序列，以實(shí)現(xiàn)變頻、變壓并有效地控制和消除諧波。PWM技術(shù)可分為三大類：正弦PWM、優(yōu)化PWM及隨機(jī)PWM。正弦PWM包括以電壓、電流和磁通的正弦為目標(biāo)的各種PWM方案。正弦PWM一般隨著功率器件開關(guān)頻率的提高會得到很好的性能，因此在中小功率交流傳動系統(tǒng)中被廣泛采用。但對于大容量的電力變換裝置來說，太高的開關(guān)頻率會導(dǎo)致大的開關(guān)損耗，而且大功率器件如GTO的開關(guān)頻率目前還不能做得很高，在這種情況下，優(yōu)化PWM技術(shù)正好符合裝置的需要。特定諧波消除法（Selected Harmonic Elimination PWM——SHE PWM）、效率最優(yōu)PWM和轉(zhuǎn)矩脈動最小PWM都屬于優(yōu)化PWM技術(shù)的范疇。普通PWM變頻器的輸出電流中往往含有較大的和功率器件開關(guān)頻率相關(guān)的諧波成分，諧波電流引起的脈動轉(zhuǎn)矩作用在電動機(jī)上，會使電動機(jī)定子產(chǎn)生振動而發(fā)出電磁噪聲，其強(qiáng)度和頻率范圍取決于脈動轉(zhuǎn)矩的大小和交變頻率。如果電磁噪聲處于人耳的敏感頻率范圍，將會使人的聽覺受到損害。一些幅度較大的中頻諧波電流還容易引起電動機(jī)的機(jī)械共振，導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。為了解決以上問題，一種方法是提高功率器件的開關(guān)頻率，但這種方法會使得開關(guān)損耗增加；另一種方法就是隨機(jī)地改變功率器件的導(dǎo)通位置和開關(guān)頻率，使變頻器輸出電壓的諧波成分均勻地分布在較寬的頻帶范圍內(nèi)，從而抑制某些幅值較大的諧波成分，以達(dá)到抑制電磁噪聲和機(jī)械共振的目的，這就是隨機(jī)PWM 技術(shù)。 轉(zhuǎn)貼于
2應(yīng)用矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)及現(xiàn)代控制理論
交流傳動系統(tǒng)中的交流電動機(jī)是一個(gè)多變量、非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)變的被控對象，VVVF控制是從電動機(jī)穩(wěn)態(tài)方程出發(fā)研究其控制特性，動態(tài)控制效果很不理想。20世紀(jì)70年代初提出用矢量變換的方法來研究交流電動機(jī)的動態(tài)控制過程，不但要控制各變量的幅值，同時(shí)還要控制其相位，以實(shí)現(xiàn)交流電動機(jī)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦，促使了高性能交流傳動系統(tǒng)逐步走向?qū)嵱没?。目前高動態(tài)性能的矢量控制變頻器已經(jīng)成功地應(yīng)用在軋機(jī)主傳動、電力機(jī)車牽引系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床中。此外，為了解決系統(tǒng)復(fù)雜性和控制精度之間的矛盾，又提出了一些新的控制方法，如直接轉(zhuǎn)矩控制、電壓定向控制等。尤其隨著微處理器控制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論中的各種控制方法也得到應(yīng)用，如二次型性能指標(biāo)的最優(yōu)控制和雙位模擬調(diào)節(jié)器控制可提高系統(tǒng)的動態(tài)性能，滑模（Sliding mode）變結(jié)構(gòu)控制可增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性，狀態(tài)觀測器和卡爾曼濾波器可以獲得無法實(shí)測的狀態(tài)信息，自適應(yīng)控制則能全面地提高系統(tǒng)的性能。另外，智能控制技術(shù)如模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制等也開始應(yīng)用于交流調(diào)速傳動系統(tǒng)中，以提高控制的精度和魯棒性。
3廣泛應(yīng)用微電子技術(shù)
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式控制處理芯片的運(yùn)算能力和可靠性得到很大提高，這使得全數(shù)字化控制系統(tǒng)取代以前的模擬器件控制系統(tǒng)成為可能。目前適于交流傳動系統(tǒng)的微處理器有單片機(jī)、數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor--DSP）、專用集成電路（Application Specific Integrated Circuit--ASIC）等。其中，高性能的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)形式采用超高速緩沖儲存器、多總線結(jié)構(gòu)、流水線結(jié)構(gòu)和多處理器結(jié)構(gòu)等。核心控制算法的實(shí)時(shí)完成、功率器件驅(qū)動信號的產(chǎn)生以及系統(tǒng)的監(jiān)控、保護(hù)功能都可以通過微處理器實(shí)現(xiàn)，為交流傳動系統(tǒng)的控制提供很大的靈活性，且控制器的硬件電路標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成本低，使得微處理器組成全數(shù)字化控制系統(tǒng)達(dá)到了較高的性能價(jià)格比。
關(guān)鍵詞：永磁同步電動機(jī)；應(yīng)用特性；研究
引言
稀土永磁電動機(jī)具有高效節(jié)能的顯著優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍正日益遍及國防、航空航天、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的諸多領(lǐng)域，發(fā)展?jié)摿薮?。相較于電勵(lì)磁電動機(jī)，稀土永磁電動機(jī)結(jié)構(gòu)特殊且種類多樣，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和分析方法已難以適應(yīng)高性能電機(jī)研發(fā)的要求，需要綜合運(yùn)用多學(xué)科理論和現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段，進(jìn)行創(chuàng)新研究。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式得到的產(chǎn)品，在工況相對固定的應(yīng)用場合，能夠表顯出良好的技術(shù)性能，但在永磁同步電動機(jī)實(shí)際運(yùn)用的過程中，其振動與噪聲始終沒有得到有效解決，甚至?xí)ζ鋵?shí)際運(yùn)行的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響。為此，針對永磁同步電動機(jī)設(shè)計(jì)當(dāng)中的關(guān)鍵技術(shù)研究十分有必要，同樣也逐漸成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵增長點(diǎn)。因此，本文在電機(jī)和電磁場理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用問題，對永磁同步電動機(jī)的工作工程中的振動和噪聲問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析研究，并提出具體解決改善措施。論文的工作主要集中在以下幾個(gè)方面：（1）測試裝置與系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，選擇11kW的永磁同步電動機(jī)，對其振動和噪聲的特性進(jìn)行測試。其中，將非金屬環(huán)合理安裝于9000A的渦流傳感器之上，隨后，同樣將其安裝在軸承端蓋的位置，進(jìn)而對轉(zhuǎn)子動態(tài)特性展開全面測試。（2）永磁同步電動機(jī)振動與噪聲信號的分析，通過對永磁同步電動機(jī)振動和噪聲信號的測試與分析，當(dāng)電動機(jī)處于額定負(fù)載的情況下，其振動信號呈現(xiàn)出一簇脈沖，其電流信號也有所改變，并非正常的正弦時(shí)域波形。（3）對噪聲頻譜的分析，當(dāng)11kW永磁同步電動機(jī)處于空載狀態(tài)時(shí)，根據(jù)聲壓級頻譜的內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，其中存在兩個(gè)峰值。而當(dāng)11kW永磁同步電動機(jī)處于額定負(fù)載的狀態(tài)下，根據(jù)聲壓級頻譜內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，存在三個(gè)峰值。而通過噪聲頻譜與振動頻譜的對比和比較，可以發(fā)現(xiàn)對于永磁同步電動機(jī)噪聲產(chǎn)生影響的因素中，軸承振動并非主要矛盾。通過對空載以及額定負(fù)載條件下的聲壓級頻譜對比與比較可以發(fā)現(xiàn)，峰值多出一，而具體的原因就是受負(fù)載增加的影響，導(dǎo)致電流與功角隨之提高，進(jìn)而生成了頻率成分。
以下是詳細(xì)實(shí)驗(yàn)過程：
1 永磁同步電動機(jī)應(yīng)用特性的實(shí)驗(yàn)分析――以振動與噪聲為實(shí)驗(yàn)對象
1.1 測試裝置與系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)
選擇11kW的永磁同步電動機(jī)，對其振動和噪聲的特性進(jìn)行測試。其中，將非金屬環(huán)合理安裝于9000A的渦流傳感器之上，隨后，同樣將其安裝在軸承端蓋的位置，進(jìn)而對轉(zhuǎn)子動態(tài)特性展開全面測試。
1.2 永磁同步電動機(jī)振動與噪聲信號的分析
通過對永磁同步電動機(jī)振動和噪聲信號的測試與分析，當(dāng)電動機(jī)處于額定負(fù)載的情況下，其振動信號呈現(xiàn)出一簇脈沖，其電流信號也有所改變，并非正常的正弦時(shí)域波形[1]。
1.3 對噪聲頻譜的分析
當(dāng)11kW永磁同步電動機(jī)處于空載狀態(tài)時(shí)，根據(jù)聲壓級頻譜的內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，其中存在兩個(gè)峰值。而當(dāng)11kW永磁同步電動機(jī)處于額定負(fù)載的狀態(tài)下，根據(jù)聲壓級頻譜內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，存在三個(gè)峰值。而通過噪聲頻譜與振動頻譜的對比和比較，可以發(fā)現(xiàn)對于永磁同步電動機(jī)噪聲產(chǎn)生影響的因素中，軸承振動并非主要矛盾。通過對空載以及額定負(fù)載條件下的聲壓級頻譜對比與比較可以發(fā)現(xiàn)，峰值多出一個(gè)，而具體的原因就是受負(fù)載增加的影響，導(dǎo)致電流與功角隨之提高，進(jìn)而生成了頻率成分。
2 改善永磁同步電動機(jī)應(yīng)用特性的具體措施
2.1 有效降低力波
第一，繞組選擇要科學(xué)。在選擇定子繞組的過程中，最好選擇諧波磁動勢不高的，像是正弦繞組，能夠有效地降低噪聲。第二，將定子槽與轉(zhuǎn)子槽的開口寬度減小。通過半閉口槽亦或是閉口槽能夠使氣隙磁導(dǎo)諧波有效降低。與此同時(shí)，為了能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動的降低，就需要采用槽開口寬度增大的方式。第三，氣隙磁通密度適當(dāng)減少。因?yàn)閺较蛄蜌庀洞琶芷椒匠尸F(xiàn)出正比例關(guān)系，而振幅和徑向力同樣呈正相關(guān)關(guān)系。除此之外，升功率和振幅平方近似呈正比例的關(guān)系[2]。在這種情況下，磁通的密度如果相對較高，那么不僅只是聲功率隨之提高，同樣還會影響系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的效果，分叉與混沌現(xiàn)象的發(fā)生幾率會更高。然而，一旦減小氣隙磁密，還會使電動機(jī)的自重增加。在這種情況下，應(yīng)當(dāng)綜合考慮多種因素來進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2.2 磁場應(yīng)對稱
在永磁同步電動機(jī)實(shí)際運(yùn)行的過程中，如果轉(zhuǎn)子偏心很容易引起低階徑向力，導(dǎo)致電動機(jī)自身的噪聲不斷增加[3]。在這種情況下，不僅要對加工工藝與裝配工藝進(jìn)行合理地控制，同樣采取定子并聯(lián)繞組的方式，也能夠避免因轉(zhuǎn)子不同心而帶來的噪聲，這樣就能夠確保各級磁通處于一致狀態(tài)，有效地規(guī)避了磁拉力出現(xiàn)的不平衡性，使得振動與噪聲的產(chǎn)生幾率下降。
2.3 斜槽與斜極的控制
對于永磁同步電動機(jī)來說，將其定子鐵心以斜槽的形式制作出來，能夠確保徑向力波始終沿著電動機(jī)的長度方向軸線來移動[4]。這樣一來，其沿著軸線方向的平均徑向力就會隨之下降，同時(shí)，附加轉(zhuǎn)矩以及噪聲也會隨之降低，然而，實(shí)際的附加損耗卻并不會下降。
2.4 定子動態(tài)振幅與聲振幅的合理減少
第一，要科學(xué)增加阻尼?？梢栽谟来磐诫妱訖C(jī)的定子鐵心以及機(jī)座中適當(dāng)?shù)赝可献枘岵牧?，與此同時(shí)，使用清漆亦或是環(huán)氧樹脂，實(shí)現(xiàn)定子疊片的有效粘結(jié)[5]。基于此，應(yīng)當(dāng)對定子鐵心以及機(jī)座間存在的間隙進(jìn)行及時(shí)填充，這樣也能夠使電動機(jī)阻尼不斷增加。第二，聲輻射效率的減少。在對永磁同步電動機(jī)聲輻射功率進(jìn)行計(jì)算的過程中，主要是相對聲強(qiáng)輻射系數(shù)和無窮大平板聲強(qiáng)公式相乘[6]。其中，相對聲強(qiáng)輻射的系數(shù)和電動機(jī)的定子長徑比以及振動模態(tài)階數(shù)等存在緊密的聯(lián)系。為此，在立波階數(shù)的增加，使聲強(qiáng)輻射系數(shù)減少，可以有效地控制噪聲。
3 結(jié)束語
綜上所述，永磁同步電動機(jī)在實(shí)踐應(yīng)用中的作用十分重要，所以，對其應(yīng)用特性的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。電動機(jī)振動過大不僅會對運(yùn)行可靠程度帶來負(fù)面影響，同樣還會引發(fā)噪聲。因而，文章將稀土永磁同步電動機(jī)作為重點(diǎn)研究對象，并且以振動和噪聲兩個(gè)特性為例，闡述了控制這兩種特性的可行性方式，以期為永磁同步電動機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供有價(jià)值的參考依據(jù)，充分發(fā)揮其自身的功用。
參考文獻(xiàn)
[1]皇甫宜耿，LAGHROUCHES，劉衛(wèi)國，等.高階滑模消抖控制在永磁同步電動機(jī)中的應(yīng)用[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào)，2012，16（2）：7-11，18.
[2]姬芬竹，高峰.電動汽車驅(qū)動電機(jī)和傳動系統(tǒng)的參數(shù)匹配[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006（04）.
[3]王家軍.速度指定位置跟蹤雙永磁同步電動機(jī)的反推控制[J].控制理論與應(yīng)用，2015，32（2）：202-209.
[4]楊玉波，王秀和，張鑫，等.磁極偏移削弱永磁電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩方法[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2006（10）.
關(guān)鍵詞：膠帶輸送機(jī) 磁力清掃裝置 除雜效果
1 背景技術(shù)
帶式輸送機(jī)又稱膠帶輸送機(jī)，是一種摩擦驅(qū)動以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。主要由機(jī)架、輸送帶、托輥、滾筒、張緊裝置、傳動裝置等組成。帶式輸送機(jī)是煤礦最理想的高效連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，與其他運(yùn)輸設(shè)備（如機(jī)車類）相比，具有輸送距離長、運(yùn)量大、連續(xù)輸送等優(yōu)點(diǎn)，而且運(yùn)行可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動化和集中化控制，尤其對高產(chǎn)高效礦井，帶式輸送機(jī)已成為煤炭開采機(jī)電一體化技術(shù)與裝備的關(guān)鍵設(shè)備。
在煤礦運(yùn)輸過程中，輸送帶上會殘留很多煤礦粉，帶式輸送機(jī)輸送物料過程中，若殘留附著物料進(jìn)入滾筒或托輥軸承座內(nèi)會加快軸承磨損、滾筒或托輥表面粘上物料會撕裂和拉毛輸送帶面膠，加速輸送帶的磨損和毀壞。如果物料在帶式輸送機(jī)尾部改向滾筒或垂直拉緊滾筒表面附著并結(jié)塊會造成輸送帶跑偏，增加輸送帶的磨損，甚至撕裂滾筒包膠層等造成嚴(yán)重后果。在現(xiàn)有的膠帶機(jī)清掃器領(lǐng)域清掃器種類很多，在壓緊方式分類上大致分為彈力壓緊、自重壓緊、電動壓緊等。對于彈力、自重、電動壓緊的清掃器在生產(chǎn)中除雜效果并不是很理想，彈力、電動壓緊方式過于機(jī)械容易損傷皮帶，自重壓緊對較細(xì)顆粒除雜效果不理想，另外對于帶面不平整的膠帶機(jī)上述清掃器不能把帶面雜物完全清除。
2 膠帶輸送機(jī)的磁力清掃裝置工作原理
為解決上述問題，本論文設(shè)計(jì)了一種用于膠帶輸送機(jī)的磁力清掃裝置，包括上膠帶和下膠帶，以及位于上下兩膠帶之間的刮刀，以及安裝所述刮刀的刮刀固定座，其中，在所述輸送機(jī)下膠帶的兩側(cè)分別安裝有不同磁極性的的至少兩塊永磁體，或者在所述輸送機(jī)下膠帶的其中一側(cè)安裝有相同磁極性的至少兩塊永磁體，所述永磁體通過異性相吸或同性相斥的作用實(shí)現(xiàn)刮刀的上下移動。
刮刀由依次重疊排列的多個(gè)小刮刀組成，小刮刀依次緊湊的排列成一排，并均固定于同一刮刀固定座上，在刮刀固定座頂部還安裝有彈簧，彈簧也設(shè)有多組，多組彈簧也依次緊湊排列成一排，彈簧另一端連接有永磁體，另一永磁體設(shè)于下膠帶下方或上膠帶下方，并間隔設(shè)置。
永磁體的兩邊安裝在兩細(xì)條型的磁極固定座上，磁極固定座中部開設(shè)有磁極滑槽，其中一永磁體與磁極固定座實(shí)現(xiàn)固定連接，另一永磁體與磁極滑槽形成滑動連接，刮刀固定座也通過磁極滑槽并在彈簧的作用下帶動刮刀實(shí)現(xiàn)上下移動。
當(dāng)永磁體安裝的位置位于下膠帶的兩側(cè)時(shí)，其中一永磁于下膠帶下方，兩端與磁極固定座的邊部固定住，并與下膠帶設(shè)有一定的間隔，與下膠帶面接觸的為刮刀，刮刀由刮刀固定座固定，刮刀固定座上面設(shè)有多組彈簧，刮刀固定座可通過磁極滑槽滑動，彈簧的另一端為另一永磁體，由于兩組永磁體是異性磁極相對（N極和S極），故存在異性相吸的力，而上面一永磁體受到下面一固定住的永磁體的吸力，會向下移動，進(jìn)而給刮刀提供刮塵的動力，而彈簧的作用更保證了二者一個(gè)合適的并具有彈性的活動空間。
當(dāng)永磁體安裝的位置位于下膠帶的同一側(cè)時(shí)，此時(shí)，只需要其中一永磁體設(shè)于另一可滑動的磁極的同一側(cè)，利用二者的排斥力（N、N極相對或S、S極相對），促使另一可滑動的永磁體上下移動，而受到彈簧的作用又不會一直向下移，具有一個(gè)往復(fù)運(yùn)動的軌跡。
3 膠帶輸送機(jī)的磁力清掃裝置具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對膠帶輸送機(jī)的磁力清掃裝置作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，圖1為本裝置的實(shí)施例一。
圖1
圖2
本膠帶輸送機(jī)的磁力清掃裝置利用異性相吸的原理來給刮刀動力，參照圖1、圖2所示，其包括平行設(shè)置的兩磁極固定座10，兩固定座之間的距離設(shè)為1800mm，磁極固定座10中部開設(shè)有磁極滑槽20，還包括兩塊永磁體，上永磁體30和下永磁體40、刮刀固定座50均直接連接在兩磁極固定座10之間，這樣兩永磁體以及刮刀固定座的的長度均為1800mm，與兩固定座之間的距離相同，永磁體的高度可設(shè)為100mm，其中，位于下膠帶60下方的下永磁體40是通過螺釘與磁極固定座固定住的，位于下膠帶60上方的上永磁體30和刮刀固定座50均是可在磁極滑槽20中滑動的。
在下永磁體40的上面并與其具有一定的間隔的是下膠帶60，與下膠帶接觸的是一系列合金小刮刀80，緊湊重疊布置有16個(gè)，寬度為110mm，高度為120mm，重疊放置的合金刮刀因?yàn)闆]有間隙具有整體刮刀全面處理的效果，而且由于皮帶面上不平整，個(gè)別地方有凹陷時(shí)，通過設(shè)置的小刮刀，其處理效果比整體效果更好，小刮刀的活動性更強(qiáng)。
該多個(gè)小刮刀80均固定在刮刀固定座50上，該刮刀固定座50可以設(shè)置多個(gè)，每個(gè)固定座均固定該對應(yīng)的小刮刀，也可以整體設(shè)置為一條，刮刀固定座的作用是為了防止刮刀在皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)被帶動運(yùn)動使其保持一定的方向，不隨意活動。
刮刀固定座50的上端是多組彈簧70，彈簧70與刮刀固定座50可以固定連接也可以不固定連接，彈簧的高度設(shè)為75mm，彈簧也設(shè)有多組，其設(shè)置的組數(shù)跟小刮刀的個(gè)數(shù)相同，也是依次排列連接，彈簧70的上端是另一永磁體，該永磁體安裝在磁極滑槽20中，該永磁體的上部為上膠帶90。
由于兩永磁體為N、S極相對，上永磁體30受到下永磁體40的吸力，會沿著磁極滑槽20下滑，通過彈簧70以及刮刀固定座50的作用帶動小刮刀80進(jìn)行皮帶清掃，并且當(dāng)遇到帶面破損時(shí)會及時(shí)上移防止對皮帶造成更嚴(yán)重的損壞，彈簧一方面為刮刀提供一個(gè)合理的彈性的垂直活動空間，另一方面當(dāng)帶面不平整時(shí)，也能與帶面緊密接觸起到良好的清掃作用。
當(dāng)采用同性相斥的原理實(shí)現(xiàn)刮刀清掃時(shí)，只需將實(shí)施例一中原位于下膠帶下發(fā)固定的下永磁體重新安裝至上永磁體的上端，同樣地，該永磁體固定住，其下部的下永磁體仍然可在滑槽中滑動，通過同性相斥的力的作用進(jìn)行除雜作業(yè)。
4 結(jié)論
與現(xiàn)有技術(shù)相比，這種新型的膠帶輸送機(jī)磁力清掃裝置是通過兩永磁體的同性相斥、異性相吸的原理來實(shí)現(xiàn)的，通過磁力實(shí)現(xiàn)刮刀的清潔作用。它通過磁場產(chǎn)生的磁場力，具有很高的強(qiáng)度同時(shí)還具有彈性空間，可以保證在完成除雜作業(yè)時(shí)又不損傷帶面?？蓮V泛應(yīng)用于鋼鐵、礦山、碼頭、電廠等行業(yè)的帶式輸送機(jī)，清掃效果明顯，安裝調(diào)試維護(hù)方便，安全性高。
5 參考文獻(xiàn)
[1] 王金梁.帶式輸送機(jī)在使用中存在的主要問題及其解決辦法[J]. 科技信息.2010（26）.
【關(guān)鍵詞】數(shù)控車床；維護(hù)保養(yǎng)
1.數(shù)控車床維護(hù)保養(yǎng)工作的基本條件
數(shù)控車床的身價(jià)從幾十萬元到上千萬元，一般都是企業(yè)中關(guān)鍵產(chǎn)品、關(guān)鍵工序的關(guān)鍵設(shè)備，一旦故障停機(jī)，其影響和損失往往很大。但是，人們對這樣的設(shè)備往往更多地是看重其效能，而不僅對合理地使用不夠重視，更對其保養(yǎng)及維修工作關(guān)注太少，日常忽視對保養(yǎng)與維修工作條件的創(chuàng)造和投入，故障出現(xiàn)臨時(shí)抱佛腳的現(xiàn)象很是普遍。因此，為了充分發(fā)揮數(shù)控車床的效益，我們一定要重視日常維護(hù)工作，創(chuàng)造出良好的維修條件。
1.1人員條件
數(shù)控車床電氣維修工作的快速性、優(yōu)質(zhì)性關(guān)鍵取決于電氣維修人員的素質(zhì)條件。
首先要有高度的責(zé)任心和良好的職業(yè)道德；知識面要廣，要學(xué)習(xí)并基本掌握有關(guān)數(shù)控車床的各學(xué)科知識，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、模擬與數(shù)字電路技術(shù)、自動控制與拖動理論、控制技術(shù)、加工工藝以及機(jī)械傳動技術(shù)，當(dāng)然還包括基本數(shù)控知識；應(yīng)經(jīng)過良好的技術(shù)培訓(xùn)，數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)，尤其是針對具體數(shù)控車床的技術(shù)培訓(xùn)，首先是參加相關(guān)的培訓(xùn)班和車床安裝現(xiàn)場的實(shí)際培訓(xùn)，然后向有經(jīng)驗(yàn)的操作、維修人員學(xué)習(xí)，而更重要且更長時(shí)間的是自學(xué)；勇于實(shí)踐，要積極投入數(shù)控車床的維修與操作的工作中去，在不斷的實(shí)踐中提高分析能力和動手能力；掌握科學(xué)的方法，要做好維修工作光有熱情是不夠的，還必須在長期的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中總結(jié)提高，從中提煉出分析問題、解決問題的科學(xué)的方法；學(xué)習(xí)并掌握各種電氣維修中常用的儀器、儀表和工具。
1.2物質(zhì)條件
準(zhǔn)備好通用的和專用的數(shù)控車床電氣備件；常備電器元件應(yīng)做到采購渠道快速暢通；必要的維修工具、儀器儀表等，最好配有筆記本電腦并裝有必要的維修軟件；要有完整的數(shù)控車床技術(shù)圖樣和資料；數(shù)控車床使用、維修技術(shù)資料檔案。
1.3關(guān)于預(yù)防性維護(hù)
預(yù)防性維護(hù)的目的是為了降低故障率，其工作內(nèi)容主要包括下列幾方面的工作：
要分配專門的操作人員、工藝人員和維修人員，所有人員都要不斷地努力提高自己的業(yè)務(wù)技術(shù)水平；建檔針對每臺車床的具體性能和加工對象制定操作規(guī)章，建立工作與維修檔案，要經(jīng)常檢查、總結(jié)、改進(jìn)；建立日常維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，保養(yǎng)內(nèi)容包括坐標(biāo)軸傳動系統(tǒng)的、磨損情況，主軸等，油、水、氣路，各項(xiàng)溫度控制，平衡系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，傳動帶的松緊，繼電器、接觸器觸頭清潔，各插頭、接線端是否松動，電氣柜通風(fēng)狀況等等，及各功能部件和元件的保養(yǎng)周期。
2.數(shù)控車床維護(hù)保養(yǎng)工作內(nèi)容
數(shù)控車床具有集機(jī)、電、液為一體的自動化機(jī)床，經(jīng)各部分的執(zhí)行功能最后共同完成機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的移動、轉(zhuǎn)動、夾緊、松開、變速和換刀等各種動作，可見做好數(shù)控車床的日常維護(hù)保養(yǎng)將直接影響機(jī)床性能。數(shù)控車床日常維護(hù)主要包括機(jī)床本體、主軸部件、滾珠絲杠螺母副、導(dǎo)軌副、電氣控制系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)等維護(hù)。
2.1外觀保養(yǎng)
每天做好機(jī)床清掃衛(wèi)生，清掃鐵屑，擦干凈導(dǎo)軌部位的冷卻液。下班時(shí)所有的加工面抹上機(jī)油，防止生銹；每天注意檢查導(dǎo)軌、機(jī)床防護(hù)罩是否齊全有效；每天檢查機(jī)床內(nèi)外有無磕、碰、拉傷現(xiàn)象；定期清除各部件切屑、油垢，做到無死角，保持內(nèi)外清潔，無銹蝕。
2.2主軸的維護(hù)
在數(shù)控車床中，主軸是最關(guān)鍵的部件，對機(jī)床的加工精度起著決定性作用。它的回轉(zhuǎn)精度影響到工件的加工精度，功率大小和回轉(zhuǎn)速度影響到加工效率。主軸部件機(jī)械結(jié)構(gòu)的維護(hù)主要包括主軸支撐、傳動、等。
定期檢查主軸支撐軸承：軸承預(yù)緊力不夠，或預(yù)緊螺釘松動，游隙過大，會使主軸產(chǎn)生軸向竄動，應(yīng)及時(shí)調(diào)整；軸承拉毛或損壞應(yīng)及時(shí)更換；定期檢查主軸恒溫油箱，及時(shí)清洗過濾器，更換油等，保證主軸有良好的；定期檢查齒輪，若有嚴(yán)重?fù)p壞，或齒輪嚙合間隙過大，應(yīng)及時(shí)更換齒輪和調(diào)整嚙合間隙；定期檢查主軸驅(qū)動皮帶，應(yīng)及時(shí)調(diào)整皮帶松緊程度或更換皮帶。
2.3滾珠絲杠螺母副的維護(hù)
滾珠絲杠傳動由于其有傳動效率高、精度高、運(yùn)動平穩(wěn)、壽命長以及可預(yù)緊消隙等優(yōu)點(diǎn)，因此在數(shù)控車床使用廣泛。其日常維護(hù)保養(yǎng)包括以下幾個(gè)方面：
定期檢查滾珠絲杠螺母副的軸向間隙：一般情況下可以用控制系統(tǒng)自動補(bǔ)償來消除間隙；當(dāng)間隙過大，可以通過調(diào)整滾珠絲杠螺母副來保證，數(shù)控車床滾珠絲杠螺母副多數(shù)采用雙螺母結(jié)構(gòu)，可以通過雙螺母預(yù)緊消除間隙；定期檢查絲杠防護(hù)罩：以防止塵埃和磨粒黏結(jié)在絲杠表面，影響絲杠使用壽命和精度，發(fā)現(xiàn)絲杠防護(hù)罩破損應(yīng)及時(shí)維修和更換；定期檢查滾珠絲杠螺母副的：滾珠絲杠螺母副劑可以分為脂和油兩種。脂每半年更換一次，清洗絲杠上的舊脂，涂上新的脂；用油的滾軸絲杠螺母副，可在每次機(jī)床工作前加油一次。
2.4導(dǎo)軌副的維護(hù)
導(dǎo)軌副是數(shù)控車床的重要的執(zhí)行部件，常見的有滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌。導(dǎo)軌副的維護(hù)一般是不定期，主要內(nèi)容包括：
檢查各軸導(dǎo)軌上鑲條、壓緊滾輪，保證導(dǎo)軌面之間有合理間隙。根據(jù)機(jī)床說明書調(diào)整松緊狀態(tài)，間隙調(diào)整方法有壓板間隙調(diào)整間隙、鑲條調(diào)整間隙和壓板鑲條調(diào)整間隙等；注意導(dǎo)軌副的：導(dǎo)軌面上進(jìn)行后，可以降低摩擦，減少磨損，并且可以防止導(dǎo)軌生銹。根據(jù)導(dǎo)軌狀況及時(shí)調(diào)整導(dǎo)軌油量，保證油壓力，保證導(dǎo)軌良好；經(jīng)常檢查導(dǎo)軌防護(hù)罩：以防止切屑、磨?；蚶鋮s液散落在導(dǎo)軌面上引起的磨損、擦傷和銹蝕。發(fā)現(xiàn)防護(hù)罩破損應(yīng)及時(shí)維修和更換。
2.5電氣控制系統(tǒng)的日常維護(hù)
數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)是機(jī)床的關(guān)鍵部分，主要包括伺服與檢測裝置、PLC、電源和電氣部件等，其日常維護(hù)包括以下幾個(gè)方面：
（1）定期檢查電氣部件，檢查各插頭、插座、電纜、各繼電器觸點(diǎn)是否出現(xiàn)接觸不良，短路故障；檢查各印制電路板是否干凈；檢查主電源變壓器、各電機(jī)絕緣電路是否在1MΩ以上。平時(shí)盡量少開電氣柜門，保持電氣柜內(nèi)清潔。
（2）伺服電動機(jī)的維護(hù)。
應(yīng)用于進(jìn)給驅(qū)動的伺服電動機(jī)多采用交流永磁同步電動機(jī)，其特點(diǎn)是磁極是轉(zhuǎn)子，定子的電樞繞組與三相交流電樞繞組一樣，但它有三相逆變器供電，通過轉(zhuǎn)子位置檢測其產(chǎn)生的信號去控制定子繞組的開關(guān)器件，使其有序輪流導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)換流作用，從而使轉(zhuǎn)子連續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子位置檢測器與轉(zhuǎn)子同軸安裝，用于轉(zhuǎn)子的位置檢測，檢測裝置一般為霍爾開關(guān)或具有相位檢測的光電脈沖編碼器。
【參考文獻(xiàn)】
[1]李葉龍.數(shù)控機(jī)床與PLC的關(guān)系[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，（06）.
【關(guān)鍵詞】濾波裝置 成像 步進(jìn)電機(jī)
攝像機(jī)拍攝的圖像是由被拍攝物發(fā)射光（反射光）及背景光兩部分組成。在攝像機(jī)已經(jīng)確定下來的情況下，一般采用通過改變曝光參數(shù)的方法，調(diào)整目標(biāo)成像的亮度來改善目標(biāo)的成像質(zhì)量。但是在實(shí)際使用中，受被拍攝物體的亮度、運(yùn)動方式、背景環(huán)境等多種因素影響，攝像機(jī)的曝光參數(shù)的調(diào)節(jié)有時(shí)比較困難，特別是物體本身亮度較強(qiáng)的情況下，參與成像的主要光譜對應(yīng)的光強(qiáng)太大，使得攝像機(jī)接收CCD飽和，而目標(biāo)輪廓對應(yīng)的成像光譜光強(qiáng)較弱，所以輪廓不清晰。只靠攝像機(jī)自身降低曝光參數(shù)來進(jìn)行目標(biāo)的清晰成像并不是那么容易，因此，僅僅依靠調(diào)整曝光參數(shù)是無法從根本上解決成像質(zhì)量清晰與否的問題，需要設(shè)計(jì)一套載有不同波段濾光片的濾波轉(zhuǎn)動裝置，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的轉(zhuǎn)盤來裝夾濾光片，濾波裝置與攝影機(jī)時(shí)序匹配。本文中設(shè)計(jì)的濾波載盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，不拍攝；電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，攝影機(jī)工作。濾波轉(zhuǎn)動裝置通過選擇適當(dāng)?shù)母咄?、低通或帶通濾波片，將干擾目標(biāo)成像的光譜成分濾除，使目標(biāo)在圖像中的對比度得到改善。
1 濾波裝置的組成
濾波裝置是將裝載不同波長性能濾光片的轉(zhuǎn)輪置于攝影或攝像機(jī)之前，在攝影、攝像機(jī)工作時(shí)，控制轉(zhuǎn)輪，使不同波長的光成像，比較成像的質(zhì)量，決定濾光波長。
本套裝置選用常規(guī)攝像機(jī)，考慮到目標(biāo)距離攝影點(diǎn)很遠(yuǎn)，使用伽利略系統(tǒng)，目鏡放大倍數(shù)為10倍，焦距為25mm，物鏡焦距為900mm，總角放大倍數(shù)為36倍，有連拍功能。濾波裝置由機(jī)械載片轉(zhuǎn)盤、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、控制電路以及顯示設(shè)備組成。
主要完成以下功能：
（1）控制機(jī)能夠帶動轉(zhuǎn)盤在0.5s內(nèi)轉(zhuǎn)動72°。
（2）完成轉(zhuǎn)動后滯留一段時(shí)間，繼續(xù)下一步，滯留時(shí)間以0.1s為單位可調(diào)。
（3）運(yùn)行速度、加速度可調(diào)，轉(zhuǎn)動角度以0.9°為單位可調(diào)。
（4）具有顯示功能，顯示參數(shù)設(shè)置信息以及電機(jī)運(yùn)行信息。
（5）具備串口功能，可以方便進(jìn)行程序燒寫，并可與上位機(jī)交互通信及控制。
2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制裝置
2.1 步進(jìn)電機(jī)選型
攝像機(jī)帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，對電機(jī)要求較高，不僅啟動速度要快，而且停止后定位要準(zhǔn)確，但在設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動慣量較大，不易停止下來。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用永磁式步進(jìn)電機(jī)可以滿足本裝置中對電機(jī)的要求：電機(jī)既可滿足帶動轉(zhuǎn)盤高速運(yùn)動的同時(shí)，又可滿足在停止時(shí)轉(zhuǎn)盤定位準(zhǔn)確無過沖現(xiàn)象，同時(shí)功率消耗較小。
步進(jìn)電機(jī)型號定為：85BYGH-201。
2.2 控制電路設(shè)計(jì)
步進(jìn)電機(jī)控制方框圖如圖2所示。
為了保證本裝置結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠，經(jīng)過論證，步進(jìn)電機(jī)控制器采用STC89C52單片機(jī)芯片，能夠滿足本裝置使用要求。該系統(tǒng)能夠發(fā)出脈寬、頻率、脈沖個(gè)數(shù)均可控制的方波，控制電機(jī)運(yùn)行，并且還可以利用串口對單片機(jī)進(jìn)行程序的燒寫，對其功能可以進(jìn)一步擴(kuò)展。其整體的電路圖如圖3所示。
采用SMC1602A液晶顯示器，能夠?qū)V波裝置的參數(shù)設(shè)置及工作狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示出來，供操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控。操作人員可以通過操作液晶顯示器面板的控制按鍵，實(shí)現(xiàn)裝置控制參數(shù)的顯示、設(shè)置、電機(jī)運(yùn)行和停止等功能。如圖4所示是按鍵控制電路圖。
2.3 軟件設(shè)計(jì)
單片機(jī)采用多中斷系統(tǒng)，分析判斷中斷標(biāo)志位，確定有無中斷以及中斷方式，確定中斷方式后再通過查詢方式判斷具體工作模式，最后執(zhí)行相對應(yīng)程序。軟件控制流程如圖5所示。
3 實(shí)驗(yàn)分析
采用普通攝像機(jī)加裝本濾波裝置，濾波片濾光范圍在300nm至1200nm之間，對150米以外的物體做光譜采集，不漏掉目標(biāo)，干擾光不進(jìn)入系統(tǒng)，電機(jī)帶動轉(zhuǎn)盤按照預(yù)設(shè)程序，與攝像系統(tǒng)配合，依次拍下目標(biāo)光譜信息。本濾波裝置正確地在外場采集了目標(biāo)光譜。如圖6為拍攝照片濾波對比效果圖。
綜上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從圖中可以看出，濾波裝置正常工作，濾波效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
4 結(jié)束語
本套濾波裝置采用步進(jìn)電機(jī)傳動，脈沖頻率控制轉(zhuǎn)速，脈沖個(gè)數(shù)控制轉(zhuǎn)角，使曝光與傳動匹配。結(jié)構(gòu)簡單易行，用常規(guī)攝影攝像儀器、濾光片，經(jīng)過光譜濾波后改進(jìn)像質(zhì)效果很明顯，得到較好的像質(zhì)。
參考文獻(xiàn)
[1]崔星.機(jī)電混合驅(qū)動系統(tǒng)特性與參數(shù)匹配研究[D].北京：北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院，2009.
[2]姚榮斌，孫紅兵.基于STC89C51RC的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].連云港師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2007（04）：84 -87.
[3]劉保延等.步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動控制系統(tǒng)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997.
[4]馮曉，劉仲恕.電機(jī)與電器控制[M].北京：機(jī)械出版社，2005.
[5]王詣，尤麗華.基于AT89S51單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的研究[D].無錫：江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)學(xué)術(shù)論文，2005.
作者簡介
李陽（1977-）男，遼寧省葫蘆島市人。工程師，從事光學(xué)測量工作。
