一種電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁執(zhí)行器是基于電磁轉(zhuǎn)換原理驅(qū)動(dòng)自身運(yùn)動(dòng)的一種執(zhí)行器機(jī)構(gòu)，與其他執(zhí)行器相比，電磁執(zhí)行器具有高頻響、高精度等優(yōu)勢(shì)，因而得到了廣泛的關(guān)注。近年來，在新的需求和新材料、新技術(shù)的推動(dòng)下，尤其是燒結(jié)釹鐵硼等永磁材料的廣泛應(yīng)用，使電磁執(zhí)行器獲得了更大的發(fā)展。
[0003]現(xiàn)階段的電磁執(zhí)行器單方面的考慮其工作原理和工作方式，并未考慮執(zhí)行器的損耗以及溫升對(duì)執(zhí)行器的影響，損耗和溫升會(huì)對(duì)執(zhí)行器性能產(chǎn)生較大的影響，主要可體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:電磁及機(jī)械方面的能量損耗會(huì)降低執(zhí)行器的經(jīng)濟(jì)性，使其能量轉(zhuǎn)化效率降低;損耗的大小與極限工作的能力息息相關(guān)，損耗的增加會(huì)降低執(zhí)行器的工作極限;損耗也會(huì)增加系統(tǒng)的疲勞程度，降低機(jī)構(gòu)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作的可靠性;此外長(zhǎng)時(shí)間工作引起的溫升，會(huì)影響系統(tǒng)的可靠性和電磁耦合場(chǎng)的線性作用，進(jìn)而影響執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)精度，甚至?xí)?duì)執(zhí)行器造成損壞。
[0004]為了有效的分析執(zhí)行器的損耗與溫升特性，減少工作中不必要的非線性輸出，發(fā)明人在電磁執(zhí)行器溫升與損耗的分析方法中采用了理論與試驗(yàn)相結(jié)合的方法，將理論分析與試驗(yàn)結(jié)合在一起，在理論的基礎(chǔ)上對(duì)比試驗(yàn)，提出本發(fā)明的分析方法，能夠精確的分析執(zhí)行器的損耗與溫升，減小工作過程中不必要的損失，為電磁執(zhí)行器的降損和溫升跟隨補(bǔ)償?shù)於嘶A(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出一種電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法，目的在于深入分析電磁執(zhí)行器的溫升和損耗特性，建立并獲取電磁執(zhí)行器的溫升和損耗變化規(guī)律，辨識(shí)和評(píng)估電磁執(zhí)行器的損耗形式;考慮電磁執(zhí)行器內(nèi)部的熱傳遞因素，研究其溫度場(chǎng)分布規(guī)律，獲取電磁執(zhí)行器在不同控制參數(shù)下的溫升特性，同時(shí)為執(zhí)行器的降損和制定溫升跟隨補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行器控制方法奠定基礎(chǔ)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的分析方法中采用對(duì)比不同參數(shù)的電磁執(zhí)行器的分析結(jié)論和試驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)過層層遞進(jìn)，將不同的理論模型和試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)分析。
[0007]本發(fā)明的電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法，在理論分析和試驗(yàn)檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，綜合考慮電磁執(zhí)行器在不同控制參數(shù)下的溫升與損耗，研究電磁執(zhí)行器的溫度場(chǎng)和損耗分布規(guī)律，獲悉最佳或較佳的溫升和損耗特性。
[0008]本發(fā)明的一種電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法適用于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是應(yīng)用在電磁執(zhí)行器技術(shù)領(lǐng)域時(shí)，將有效并準(zhǔn)確的獲悉電磁執(zhí)行器的溫升和損耗的變化規(guī)律，辨識(shí)和評(píng)估電磁執(zhí)行器的溫升和損耗特性及形式;且為降耗和制定溫升跟隨補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行器控制方法奠定基礎(chǔ)，具有重要的戰(zhàn)略意義。本發(fā)明的電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法實(shí)際應(yīng)用后，將直觀理解和認(rèn)識(shí)執(zhí)行器的溫升和損耗，進(jìn)而帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的一種電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法圖。
[0010]圖2為本發(fā)明的一種電磁執(zhí)行器損耗特性和溫升特性測(cè)試方案圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0012]如圖1所示，本發(fā)明提出的一種電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法，其步驟包括:S1:電磁執(zhí)行器的內(nèi)部損耗形式辨識(shí)與評(píng)估、S2:電磁執(zhí)行器損耗測(cè)試、S3:引起溫升的損耗的定量分析、S4:能量損耗的理論模型、S5:三維耦合暫態(tài)分析模型、S6:電磁執(zhí)行器溫升測(cè)試、S7:溫度場(chǎng)分布與損耗規(guī)律、S8:結(jié)構(gòu)吻合?S9:電磁執(zhí)行器的溫升與損耗特性。
[0013]本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案是。
[0014]所述步驟SI的電磁執(zhí)行器的內(nèi)部損耗形式與評(píng)估包括機(jī)械損耗、銅耗和鐵耗。
[0015]所述步驟S1、S2、S3、S4、S5、S6和S7均與電磁執(zhí)行器的材料特性、控制參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)。
[0016]所述步驟S5的三維耦合暫態(tài)分析模型為電磁執(zhí)行器通用分析模型。
[0017]所述步驟S2的電磁執(zhí)行器的損耗測(cè)試包括S10、S20、S30、S40、S50、S70和S80;所述步驟S6的電磁執(zhí)行器的溫升測(cè)試包括SlO、S20、S30、S40、S60、S70和S80。
[0018]本發(fā)明的一種電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法，如圖1所示，首先辨識(shí)與評(píng)估不同電磁執(zhí)行器的材料特性、結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制參數(shù)的內(nèi)部損耗形式;利用電磁場(chǎng)瞬態(tài)分析和理論計(jì)算的方式定量分析引起溫升的損耗形式，建立電磁執(zhí)行器能量損耗的理論模型，對(duì)比電磁執(zhí)行器的損耗測(cè)試結(jié)果，檢驗(yàn)吻合性;考慮電磁執(zhí)行器內(nèi)部的熱傳遞因素，應(yīng)用有限元分析軟件建立電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)與流體場(chǎng)的三維耦合暫態(tài)分析模型，獲悉執(zhí)行器的溫度場(chǎng)分布與損耗規(guī)律，對(duì)比電磁執(zhí)行器的溫升測(cè)試結(jié)果，檢驗(yàn)吻合性;若結(jié)果吻合，得到電磁執(zhí)行器的溫升與損耗特性，反之，調(diào)整三維暫態(tài)耦合模型。本發(fā)明的一種電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法，可獲取電磁執(zhí)行器的溫升和損耗變化規(guī)律，辨識(shí)和評(píng)估電磁執(zhí)行器的損耗形式和溫升特性，在較大程度上為降耗和溫升補(bǔ)償策略奠定理論基礎(chǔ)。
[0019]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法，其特征在于，包括: 51.電磁執(zhí)行器的內(nèi)部損耗形式辨識(shí)與評(píng)估； 52.電磁執(zhí)行器的損耗測(cè)試； 53.引起溫升的損耗定量分析； 54.能量損耗的理論模型； 55.三維耦合暫態(tài)分析模型； 56.電磁執(zhí)行器的溫升測(cè)試； S7.溫度場(chǎng)分布與損耗規(guī)律； 58.結(jié)果吻合？ 59.電磁執(zhí)行器的溫升與損耗特性。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法，其特征在于:所述步驟SI的電磁執(zhí)行器的內(nèi)部損耗形式與評(píng)估包括機(jī)械損耗、銅耗和鐵耗。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法，其特征在于:所述步驟S1、S2、S3、S4、S5、S6和S7均與電磁執(zhí)行器的材料特性、控制參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法，其特征在于:所述步驟S5的三維耦合暫態(tài)分析模型為電磁執(zhí)行器通用分析模型。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法，其特征在于:所述步驟S2的電磁執(zhí)行器的損耗測(cè)試包括SlO、S20、S30、S40、S50、S70和S80 ；所述步驟S6的電磁執(zhí)行器的溫升測(cè)試包括SlO、S20、S30、S40、S60、S70和S80。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法，它包括電磁執(zhí)行器的內(nèi)部損耗形式辨識(shí)與評(píng)估、電磁執(zhí)行器的損耗測(cè)試、引起溫升的損耗定量分析、能量損耗的理論模型、三維耦合暫態(tài)分析模型、電磁執(zhí)行器的溫升測(cè)試、溫度場(chǎng)分布與損耗規(guī)律和電磁執(zhí)行器的溫升與損耗特性，通過理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，對(duì)比電磁執(zhí)行器溫升測(cè)試結(jié)果和通過有限元軟件建立的三維耦合暫態(tài)分析模型的分析結(jié)果，深入分析電磁執(zhí)行器的溫升和損耗特性，建立并獲取電磁執(zhí)行器的溫升和損耗變化規(guī)律，辨識(shí)和評(píng)估電磁執(zhí)行器的溫升和損耗形式。本發(fā)明的一種電磁執(zhí)行器溫升與損耗特性的分析方法適用于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，將更好地獲取電磁執(zhí)行器的溫升與損耗特性，在較大程度上為降耗和溫升補(bǔ)償策略奠定理論基礎(chǔ)。
【IPC分類】G01R31/00
【公開號(hào)】CN105676026
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610014844
【發(fā)明人】李波, 王賡, 葛文慶
【申請(qǐng)人】山東理工大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月11日