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行業(yè)視點(diǎn)
精確定位的高帶寬新型首圈電機驅動(dòng)器研究。
內容簡(jiǎn)介:本文介紹了一種帶有新型線(xiàn)圈磁體結構的高帶寬動(dòng)圈式音圈電機驅動(dòng)器以產(chǎn)生正交力或者純力矩。由于簡(jiǎn)單的扁平拉長(cháng)動(dòng)圈構成驅動(dòng)器,與硬盤(pán)使用的傳統驅動(dòng)器一樣簡(jiǎn)單。
      為了實(shí)現單碟硬盤(pán)(HDD)容量越來(lái)越高的需求,HDD應具有極高的磁道密度,這需要一個(gè)具有高伺服帶寬的磁頭定位系統。國際上許多研究者致力于提高磁頭定位系統的伺服帶寬117.其中一種方法是使用雙級驅動(dòng)系統一音圈電機(VCM)驅動(dòng)器為第一級,微型驅動(dòng)器為第二級1451;另一種方法是改善傳統的單級VCM驅動(dòng)器的機械動(dòng)力113671.對于雙級驅動(dòng)系統,必須對第一級驅動(dòng)進(jìn)行極體的暴露會(huì )給驅動(dòng)器的生產(chǎn)和大改進(jìn),得到高的機械帶寬才能改善整個(gè)系統的性能。而對于單級定位,已開(kāi)發(fā)出一種高度改進(jìn)的驅動(dòng)系統以支持高達100kTPI以上的磁道密度,這種方法既節約制造和裝配的成本又非常可靠。這樣基于VCM驅動(dòng),產(chǎn)生正交力或純力矩是增加機械帶寬的有效途梗13.由于傳統驅動(dòng)器固有的中頻帶共振嚴重限制了伺服帶寬(大約為驅動(dòng)器主共振頻率的20%)因而使得讀寫(xiě)頭跟蹤系統無(wú)法達到硬盤(pán)驅動(dòng)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(dòng)模式(QR模式)是磁頭定位系統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動(dòng)器活動(dòng)部件的質(zhì)量產(chǎn)生的。對于傳統的驅動(dòng)器,QR模式通常在3內。另外,第一橫向面內彎曲震動(dòng)模式是影響伺服帶寬的又一個(gè)因素,通常位于7~10kHz.QR模式的低頻明顯限制了由傳統驅動(dòng)組件支撐的伺服系統的帶寬。因此增加磁頭定位系統伺服帶寬的關(guān)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(xiàn)圈磁體結構的高帶寬動(dòng)圈式音圈電機驅動(dòng)器以產(chǎn)生正交力或者純力矩。由于簡(jiǎn)單的扁平拉長(cháng)動(dòng)圈構成驅動(dòng)器,與硬盤(pán)使用的傳統驅動(dòng)器一樣簡(jiǎn)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(zhù)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驅動(dòng)器的構造1.1傳統驅動(dòng)器的構造與缺陷硬盤(pán)廣泛采用的傳統動(dòng)圈VCM定位系統如所示。由圖可見(jiàn),傳統VCM產(chǎn)生的推動(dòng)力Fa在橫向方向有一個(gè)很大的分量。這個(gè)分量在中樞軸承裝配上產(chǎn)生一個(gè)顯著(zhù)的反作用力Fr,Fr激發(fā)橫向的QR模式,嚴重影響了磁頭定位系統的精確追蹤。

      表示傳統驅動(dòng)器自身激發(fā)的兩種具有代表性的共振:QR模式(3~5kHz)和橫向面內彎曲模式(7~10kHz)。對應的頻率響應如所示。由圖可知傳統執行器的頻率響應特征中有兩個(gè)峰值分別對應于QR模式和橫向面內彎曲模式。為了充分改進(jìn)單驅動(dòng)器的性能,尤其是動(dòng)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(dòng)磁體驅動(dòng)器中提到的線(xiàn)圈與定位平面的垂直驅動(dòng)器均不相同。線(xiàn)圈是一個(gè)簡(jiǎn)單的扁平拉長(cháng)動(dòng)圈。永久磁鐵被設計為4個(gè)依次緊緊安置在軛面上的可選極,可以通過(guò)有4極的磁鐵或者2個(gè)各有2極的磁鐵實(shí)現。單平面驅動(dòng)音圈與一組磁極的獨特設計加上軛部組件可以在線(xiàn)圈的4個(gè)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(zhù)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(shí),所使用的平面線(xiàn)圈、永久磁鐵和軛面與傳統VCM中幾乎一樣簡(jiǎn)單因此生產(chǎn)和裝配過(guò)程也與傳統驅動(dòng)器一樣簡(jiǎn)單。

      2電磁設計與優(yōu)化新型高帶寬驅動(dòng)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最大化。同時(shí)使驅動(dòng)器在一定角度位移的情況下以最短的尋找時(shí)間和最小的能耗產(chǎn)生足夠的力或者力矩去移動(dòng)一定的負荷(線(xiàn)圈、線(xiàn)圈支撐、臂、懸掛和滑塊)。通過(guò)使用二維有限元分析大致確定一些關(guān)鍵尺寸和電磁參數,包括電機高度、磁鐵形狀和尺寸、氣隙磁通密度以及氣隙長(cháng)度。優(yōu)化電機磁路和線(xiàn)圈的設計參數以滿(mǎn)足最大力矩和電機常數。磁軛的側面被用于平衡磁路。由于音圈的優(yōu)化空間有限,線(xiàn)圈的設計必須滿(mǎn)足有效導體和額定功率最大化。同時(shí)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(chǎng)強,用最少的能耗獲得最佳的存取性能是線(xiàn)圈設計中的關(guān)鍵問(wèn)題。使用三維有限元分析對電磁設計進(jìn)一步優(yōu)化。電磁設計中預測的新型驅動(dòng)器的一些參數與3.5"HDD中使用的傳統驅動(dòng)器參數的比較如表1所示。表中::、L、Kf、Tr、m、Te、Tm、a分別為線(xiàn)圈電阻、線(xiàn)圈電感、轉矩常數、電機常數、轉動(dòng)慣量、電時(shí)間常數、機械時(shí)間常數、加速率。由表可見(jiàn)對新型驅動(dòng)器的電磁設計優(yōu)化得到比傳統驅動(dòng)器中更好的電磁性能。

      表1高帶寬驅動(dòng)器和傳統驅動(dòng)器的電磁參數驅動(dòng)器。可通過(guò)有限元分析證明:用鋁硼如所示,橫向面內彎曲模式的頻率變?yōu)?kHz(1)由于新型高帶寬驅動(dòng)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,新型驅動(dòng)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,這主要是由驅動(dòng)器的原型器件造成的。由于原型器件的線(xiàn)圈是手工制成的,而且驅動(dòng)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(gè)結構硬度的下降,降低了橫向面內彎曲模式的頻率,這一點(diǎn)可通過(guò)有限元分析進(jìn)行驗證。將線(xiàn)圈和線(xiàn)圈支持(塑料)的彈性模量分別降至原來(lái)值的1/5,炭合物取代鋁作為臂部件材料,橫向面內彎曲的頻率變?yōu)?5.7kHz,比11.5kHz高出很多。

      4結語(yǔ)本文設計了一種新型高帶寬動(dòng)圈驅動(dòng)器,并對其進(jìn)行優(yōu)化和分析。其特點(diǎn)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(zhù)降低。

      用有限元分析對一些關(guān)鍵的電磁參數和尺寸進(jìn)行優(yōu)化與預測,表明新型高帶寬驅動(dòng)器的電磁性能明顯優(yōu)于傳統驅動(dòng)器。

      采用三維有限元分析法對新型高帶寬驅動(dòng)器的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)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(dòng)模式(QR模式)被顯著(zhù)抑制。因而在高磁道密度記錄中,新型高帶寬驅動(dòng)器支持的伺服系統可以得到更高的帶寬。
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西瑪三相異步電動(dòng)機已成為發(fā)展的主要方向。
  整個(gè)電機行業(yè)的平均利潤水平呈U型,競爭對手數量呈U型反轉。目前,三相異步電動(dòng)機行業(yè)市場(chǎng)化程度較高,擁有眾多電機企業(yè),整個(gè)行業(yè)正處于整合優(yōu)化的過(guò)程中。微電機和大型電機,包括一些特種電機,由于其技術(shù)難度大、初始投資大、技術(shù)門(mén)檻高,處于U型曲線(xiàn)的最高端。
西安西瑪電機原廠(chǎng)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(xiàn)上加一個(gè)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。
如何根據空載電流判斷西瑪電機性能?
  一般來(lái)說(shuō),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(dòng)啟動(dòng)、加速、制動(dòng)、倒車(chē)、保持等功能,可滿(mǎn)足各種操作需要。電機工作效率高,無(wú)煙、無(wú)臭、無(wú)污染。環(huán)境和噪音也很低。由于其諸多優(yōu)點(diǎn),廣泛應用于工農業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、國防、商業(yè)、家用電器、醫療電器等領(lǐng)域。
直流電機和交流電機的具體區別是什么?
  首先,直流電機和交流電機都是由于磁場(chǎng)的作用而工作的電機。直流電可以看作是步進(jìn)電機的一種。一般來(lái)說(shuō),直流電機的功率不如交流電機,特別是無(wú)刷電機克服了有刷電機的許多缺點(diǎn),但也存在諧振等缺點(diǎn)。
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(jìn)的控制匹配方案在數控領(lǐng)域具有極好的發(fā)展前景,并且能提供專(zhuān)業(yè)深入的服務(wù),行星減速機的出現將會(huì )成為中國機械制造業(yè)的一大亮點(diǎn),對迅速推進(jìn)國內經(jīng)濟發(fā)展建立了良好的開(kāi)端。
“2018年中國電機產(chǎn)業(yè)鏈大會(huì )·華東站”圓滿(mǎn)落幕!
  本次會(huì )議發(fā)言嘉賓共18位,其中既包括上海市嘉定區經(jīng)委領(lǐng)導,新能源汽車(chē)稀土永磁電機開(kāi)拓者唐任遠院士、新能源汽車(chē)電機研究專(zhuān)家及電機產(chǎn)業(yè)鏈上下游龍頭企業(yè)代表。
推進(jìn)電機節能的意義是什么?
  隨著(zhù)電子信息技術(shù)的發(fā)展,電機節能的前景十分看好。據國家能源部的初步估算:如果全面啟動(dòng)電機節能工程,推廣變頻調速、永磁調速等先進(jìn)電機調速技術(shù),改善風(fēng)機、泵類(lèi)電機系統調節方式,逐步淘汰閘板、閥門(mén)等機械節流調節方式,全國的用電量將下降15~20%而GDP保持不變。
直線(xiàn)電機的轉變過(guò)程。
  這時(shí)初級要做得很長(cháng),延伸到運動(dòng)所需要達到的位置,而次級則不需要那么長(cháng).實(shí)際上,直線(xiàn)電機既可以把初級做得很長(cháng),也可以把次級做得很長(cháng);既可以初級固定、次級移動(dòng),也可以次級固定、初級移動(dòng)。
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(chē)制造領(lǐng)域均有廣泛運用。微特電機在發(fā)動(dòng)機、底盤(pán)、車(chē)身的生產(chǎn)過(guò)程中是不可或缺的零部件;非晶電機在新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機方面的應用同樣不可小覷。
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