小型蠕动泵用直线振荡电机的数学模型研究
蠕动泵控制系统的研究和设计

蠕动泵控制系统的研究和设计赵凯;舒明雷;刘照阳;高天雷;金中一【摘要】蠕动泵在科研和生产的应用越来越广泛.为充分体现蠕动泵在实际应用中的优越性,设计了蠕动泵控制系统.采用kamoer蠕动泵,进行相应的软硬件设计.以MSP430 FR5969单片机为控制核心,通过直流脉冲宽度调制(PWM)实现对直流电机转速的控制.利用上位机串口发送相应指令,并采用光电开关检测电机转速,以实现单闭环控制.利用Code Composer Studio,进行单片机程序编写.根据主控模块、电机控制、转速控制和显示模块几个部分,实现模块化编程,控制灵活.系统具有体积小、噪声低、方便维护、无污染及重复精度高等特点,实现了蠕动泵的正反抽及流量控制,在医疗、化工及家庭等领域有着较为广泛的实际应用价值.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2018(039)010【总页数】5页(P38-41,45)【关键词】蠕动泵;MSP430单片机;脉冲宽度调制;串口程控;光电开关;流量控制【作者】赵凯;舒明雷;刘照阳;高天雷;金中一【作者单位】齐鲁工业大学电气工程与自动化学院,山东济南 250353;山东省计算中心(国家超级计算济南中心)山东省计算机网络重点实验室,山东济南 250014;山东省计算中心(国家超级计算济南中心)山东省计算机网络重点实验室,山东济南250014;山东省计算中心(国家超级计算济南中心)山东省计算机网络重点实验室,山东济南 250014;齐鲁工业大学电气工程与自动化学院,山东济南 250353【正文语种】中文【中图分类】TH-328;TP2160 引言蠕动泵是一种微型水泵,主要用于控制流体的传输方向和流速[1]。
泵管在工作中被压轮压紧并随之移动。
随着压轮移动,未被转轮压紧的泵管回弹,泵管内的流体在此过程中会被推出,从而实现流体的泵送。
由于流体只接触泵管而不接触泵体,故蠕动泵适于输送腐蚀性强及相对敏感的流体。
其自吸能力好,能空转并可防止回流,因而得到广泛的应用。
一种动磁式直线振荡电机的设计与分析

一种动磁式直线振荡电机的设计与分析田乐;吴觅旎;庄周;卢琴芬【摘要】针对横向磁通式双定子动磁式直线振荡电机推力较小的问题,分析了该电机的工作原理,建立了动力学模型,探究了其动力学特性,基于三维有限元方法建立了电机的有限元模型,探究了气隙厚度、永磁体长度、永磁体厚度、动子位置、内定子厚度等参数对电机力性能的影响.在此基础上,优化了电机结构参数,并设计了适用于制冷压缩机的大推力方案.研究结果表明,电机的运动呈现正弦规律,永磁体长度等结构参数对电机力性能影响较大,参数合理优化后,输出总推力能达到700N以上,满足压缩机大推力应用需求.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2015(032)012【总页数】5页(P1590-1594)【关键词】直线振荡电机;电磁推力;优化;有限元法【作者】田乐;吴觅旎;庄周;卢琴芬【作者单位】浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TH39;TM3590 引言冰箱、空调等制冷机已成为办公室及家庭的常用电器,其内部的核心部件压缩机主要由旋转电机与曲柄-连杆系统构成,存在传动效率低、摩擦损耗严重和噪声大等问题。
而直线电机能够直接驱动负载做直线运动,省去了曲柄-连杆系统,提高了系统的机械效率[1]。
在此背景下,开发低成本、高效率的直线振荡压缩机成为国内外研究的热点。
相比于传统的旋转电机驱动的压缩机,直线电机直接驱动活塞做同轴心的往复直线运动,侧向力很小,并具有机械损耗小、效率高、结构简单紧凑、振动和噪声小、寿命长等优点[2]。
直线振荡电机通常可以按照运动体形式分为动圈式、动铁芯式和动磁式,其中动磁式直线振荡电机结构简单,体积小,损耗小,易于控制,近年来受到广泛的研究与关注[3]。
2005年,浙江大学的谢洁飞等[4]研制了一台冰箱用动磁式直线压缩机,该样机活塞行程20 mm,运动质量0.9 kg。
小型对置式直线压缩机模拟及实验研究

小型对置式直线压缩机模拟及实验研究作者:洪昊赵志康陈曦何韩军来源:《能源研究与信息》2021年第04期摘要:直線压缩机具有体积小、摩擦力小、效率高以及无油润滑等优点,其小型化设计在微电子冷却及微型空调领域具有重要的发展前景。
利用Ansoft Maxwell 有限元分析软件建立了动磁式直线电机模型,确定了谐振工况下直线电机结构及性能参数,通过数值积分分析了空载和负载工况下的活塞位移。
根据理论分析和模拟,研制了对置式直线压缩机实验样机,压缩机总质量为1.2 kg,总长度为118 mm。
实验结果显示:以 R134a 为制冷剂时,在冷凝压力为0.79 MPa、蒸发压力为0.39 MPa 下,制冷量为57.3 W。
模拟及实验结果对直线压缩机小型化设计具有参考价值。
关键词:直线压缩机;动磁式直线电机;有限元分析; R134a中图分类号: TF457 文献标志码: ASimulation and experimental research on small opposed linear compressorHONG Hao,ZHAO Zhikang,CHEN Xi,HE Hanjun(School of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)Abstract:Linear compressor has the advantages of small volume, small friction, high efficiency, and oil-free lubrication. Its miniaturization design is promising in the fields of microelectronic cooling and micro air-conditioning. A moving-magnet motor model was developed by the finite element analysis software of Ansoft Maxwell, by which the structure of the linear motor and performance under resonance conditions were determined. And the piston displacement under no- load and load conditions was analyzed by numerical integration. The experimental prototype of opposed linear compressor was developed based on the theoretical simulation. The compressor mass was 1.2 kg and its length was 118 mm. The experimental results showed that when evaporationpressure and condensation pressure were 0.39 MPa and 0.79 MPa, respectively with R134a as refrigerant, the cooling capacity of this system was 57.3 W. The simulation and experimental results can provide references for the miniaturization design of linear compressor.Keywords:linear compressor; moving-magnet linear motor; finite element analysis; R134a压缩机是蒸气压缩制冷系统的核心部件,它决定整个制冷系统的制冷量及性能优劣。
微型泵专用电动机的改进设计

微型泵专用电动机的改进设计
林芝;江胜
【期刊名称】《排灌机械工程学报》
【年(卷),期】2003(021)006
【摘要】针对微型水泵的工作要求,讨论了其配用电动机在冲片槽形、定转子槽数、绕组型式、温升、电容器端电压、起动力矩等方面的设计特点;在通用标准电机设
计方法的基础上,提出了改进设计方法.经多规格电机的设计验证,方法实用,效果明显.【总页数】2页(P37-38)
【作者】林芝;江胜
【作者单位】温岭师范学校浙江温岭 317500;温岭泵及泵用电机省级科技创新服务中心浙江温岭 317500
【正文语种】中文
【中图分类】TM302
【相关文献】
1.风机专用户外电动机防水结构的设计和分析 [J], 周金鑫;周勇;曹明
2.单相微型泵专用电机的设计探讨 [J], 曾善花
3.简述盾构机专用电动机的设计 [J], 欧加祥
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5.YMPS系列磨煤机专用三相异步电动机设计 [J], 邢帅帅
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基于AMESim的直线电机往复泵建模与仿真研究

基于AMESim的直线电机往复泵建模与仿真研究作者:樊晋娜谢洁飞来源:《科技传播》2015年第07期摘要对某新型直线振荡电机驱动往复泵的动态特性进行研究,在AMEsim中建立直线电机往复泵的系统仿真模型,研究了在不同驱动力频率下活塞的运动速度与位移变化规律,同时对往复泵的流量、压力特性进行了分析。
研究结果表明,驱动力频率接近振荡电机固有频率时,活塞的速度与位移呈现良好的正弦波规律,往复泵效率最高。
为该新型直线振荡电机驱动往复泵的进一步优化分析提供依据。
关键词直线振荡电机;往复泵;AMEsim;仿真中图分类号TM35 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2015)136-0116-02直线电机是一种可以直接将电能转换为直线运动机械能的装置[1-2]。
随着科学技术的进步,直线电机驱动技术飞速发展,因其具有结构简单、高速、精准、低噪、低成本等优势而被广泛应用。
某新型双动子直线振荡电机主要是两个动子在励磁线圈与永久磁铁在气隙中共同产生的磁场驱动作用下做往复直线运动,从而推动负载一起做周期性的往复运动[3-4]。
和同体积的其它直线振荡电机相比,该电机的动子的质量和惯性较大,振动频率较高,能够产生较大的驱动力,使整机的结构更紧凑、体积更小、提高系统动力和效率,是目前最有发展前途的直线振荡电机。
往复泵采用该直线振荡电机作为动力端,可将电机直接与活塞杆相连,省去了曲轴、连杆、十字头等中间传动部件,简化装置,从而大大降低了机械摩擦损失,提高了往复泵的可靠性和传递效率[5-6],同时,还可以通过改变电机驱动参数来调节泵的流量,便于实现自动化控制[7]。
1 直线电机往复泵工作原理双缸直线电机往复泵采用分体式往复泵结构,往复泵左右两缸活塞组件沿轴线对称布置,中间为直线振荡电机,左右两个活塞直接与电机的轴相连接。
其结构简图如图1所示。
1-直线振荡电机;2-缸套;3-活塞组件;4-吸入阀;5-排出阀图1 双缸直线电机往复泵工作原理简图往复泵运动时,活塞直接在直线电机驱动下做往复运动,当活塞向左运动时,左缸内液体受挤压从排出阀排出,同时右缸内液体从吸入阀吸入;当活塞反向运动时,左缸吸液的同时右缸排液。
基于小振动理论的机械系统动力学建模与分析

基于小振动理论的机械系统动力学建模与分析在机械工程领域,对机械系统的动力学行为进行准确建模和分析是至关重要的。
小振动理论作为一种有效的工具,为我们理解和预测机械系统在微小振动情况下的性能提供了坚实的基础。
小振动理论的核心概念在于将机械系统的复杂运动简化为微小的振动,并通过线性化处理来建立数学模型。
这使得我们能够运用相对简单的数学方法来解决原本复杂的动力学问题。
首先,让我们来谈谈机械系统动力学建模的基础。
在建模过程中,我们需要明确系统的组成部分,包括质量、弹簧和阻尼器等元件。
以一个简单的单自由度振动系统为例,比如一个悬挂在弹簧上的质量块。
质量块的质量、弹簧的刚度以及阻尼器的阻尼系数是描述这个系统的关键参数。
对于多自由度系统,情况会稍微复杂一些。
我们需要建立一个方程组来描述各个自由度之间的相互关系。
这通常涉及到矩阵的运用,例如质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵。
通过这些矩阵,我们能够清晰地表达系统的动态特性。
在建模时,还需要考虑外部激励的作用。
外部激励可以是周期性的,也可以是随机的。
例如,发动机运转时产生的周期性力就是一种常见的外部激励。
接下来,看看如何基于小振动理论进行分析。
在小振动的假设下,系统的运动方程可以线性化,这意味着我们可以使用线性代数的方法来求解。
通过求解特征值和特征向量,我们能够得到系统的固有频率和振型。
固有频率是系统的固有属性,它反映了系统在自由振动时的振动频率。
而振型则描述了系统在各个自由度上振动的相对幅度和相位关系。
了解固有频率和振型对于评估系统的动态性能非常重要。
例如,如果外部激励的频率接近系统的某个固有频率,就可能会发生共振现象。
共振会导致系统的振动幅度急剧增大,可能会对系统造成严重的破坏。
因此,在设计机械系统时,我们需要尽量避免共振的发生。
阻尼在机械系统中也起着重要的作用。
阻尼能够消耗系统的能量,减小振动的幅度。
不同的阻尼类型,如粘性阻尼、结构阻尼等,会对系统的响应产生不同的影响。
动磁式横向磁通直线振荡电机建模分析
Abstract : A va ilable m ov ing m agnet linear oscillatory m o tor has m any disadvantages such as comp lex structure and f lux leakage . So a novel m ov in g m agnet transverse flux linear osc illatory m otor w as presen ted , th is mo tor has th e character is tics o f light w e ig ht o f m over , si m ple m anufacture process, good fo rce character is tics . B ased on equ iv a lent m agnetic c ircu it m ode,l the expression of e lectrom agnet ic force w as estab lished . F or m ula d isplay that electrom agnetic force coefficient has relat io nship w ith the mo tor struc ture para m eters and per m anent m agnet but no tw ith the position of m over . In order to verify the equ iv alen t m agnetic c ircu it m ode l and ana ly ze the m o tor , the 3D fin ite elem ent m odel w as estab lished . Then the m agnetic field in air gap w as analyzed and the effect of per m anent m agnet and outsid e stator s ax ia l leng th on stroke w as investigated on the basis of th e 3D finite elem ent m ode.l F in ally , the characterist ic s of m otor w as researched by correspondin g experi m en. t T he m odels w as va lid ated by exper i m enta l resu lts . A ll analysis results are benefit to m otor s ' opt i m al desig n . K ey w ord s : transverse flux; m ov in g m agne; t lin ear oscillatory m otors; m agnetic c ircu i; t finite e lem ent
模电论文——振荡式微型电动机三相交流电源的仿真设计
编号本科生课程设计报告题目:振荡式微型电动机三相交流电源的设计学院专业学号学生姓名指导教师模电课程设计报告----------振荡式微型电动机三相交流电源的设计课程设计小组成员:课程设计指导老师:课程设计时间:2012.6.25~2012.7.1一、课题名称:振荡式微型电动机三相交流电源的设计二、设计内容及要求:1.振荡式三相正弦波变流电源:输入直流电压正负15V,输出三相交流电压正负10V,频率405HZ,输出电流200mA以上,三相电压不对称度小于2%,频率稳定度~,正弦波的失真度小于1%。
2.振荡式三相梯形波变流电源:输入直流电压正负30V,输出移相交流电压正负14V,频率500HZ,输出电流200mA以上,移相电压不对称度小于2%,频率稳定度~,梯形波的失真度小于1%。
3.振荡式三相方波变流电源:输入直流电压正负30V,输出方波交流电压正负15V,频率406HZ,输出电流200mA以上,方波电压不对称度小于2%,频率稳定度~。
三、设计的电路图以及工作原理分析、器件参数选择:1. 振荡式三相正弦波:(1)电路原理图:(2)工作原理分析:集成运算放大器AR1和外围元件R1,R2,R3,电容C1构成有源移相器。
其频率特性为:=)(jw A i U U 0= —12R R • CjwR 211+ 幅频特性为: =)(w A 21R R •)(2112c wR +相频特性为:C R 2arctan )(ωπωφ--=式中,π-为反相输入运算放大器的基本相移,C R 2arctan ω为有源移相的附加相移。
由幅频特性得出有源移相器的对数幅频特性为:20㏒20)(=ωA ㏒12R R 20-㏒)(212C R ω+若取12R R =2,)(320C R ==ωω,并代入相频特性和对数幅频特性式中可得有源移相器的增益1)(=ωA ,这是有源移相器构成正弦波震荡器的幅值平衡条件,相移︒=︒+︒-︒-=12036060180)(ωϕ,表明输出电压0U 领先输入电压i U 相位角︒120,是有源移相器构成正弦波震荡器的相位平衡条件。
直线振荡电机数学模型的研究
图 4 直线振荡电机等效磁路图
假设绕组线圈产生的有效磁通为 ,相邻磁 铁通过的有效磁通分别为 和 ,根据磁路的欧 姆定律可得以下磁路方程 [5]:
(7)
从而可得:
(17)
定义:
,
,
,则
(18)
式中磁能 W 由定子线圈绕组通电产生的电 磁能 、永磁体单独作用时磁定位磁能 和通 电绕组和永磁体相互作用产生的互磁能 组成 [7]。系统磁能由定子线圈电流和动子位移决定。 由磁共能理论可知,电机的电磁推力定义为当绕
(26)
(20)
定义电磁推力系数:
(21)
则电磁推力可以表示为:
(22)
图 6 直线振荡电机动力学模型
则电磁推力可以表示为:
(23)
2 等效电路计算及动力学模型
3 作用力计算及动力学等效模型
3.1 电磁力 由上节分析可知电机的电磁力与绕组电流成
当电机工作时,交流电产生的电枢磁场与永 正比,即:
磁体产生的磁场相互作用,推动动子运动。线圈 上产生的感应电动势为磁链对时间的导数,如式 (24)所示:
青岛远洋船员职业学院学报
Qingdao Yuan Yang Chuan Yuan Zhi Ye Xue Yuan Xue Bao
VOL.40 NO.2
假设定子铁芯磁导率为无穷大,忽略漏磁, 同时忽略永磁体的磁滞损耗、涡流损耗及温度对 铁磁材料的影响,其等效磁路结构如图 4 所示 [4]。 其 中 F a 为 定 子 绕 组 产 生 的 激 磁 磁 动 势;F m1 和 Fm2 分别为相邻两块磁铁产生的等效磁动势;Rx (x=1、2) 为 气 隙 磁 阻,Rmx(x=1、2) 为 永 磁 体磁阻。假设永磁体的轴向长度为 a,运动方向 长度为 b,厚度为 dm。线圈绕组的匝数为 N,通 入的电流为 i,则:
压电驱动微型蠕动泵外文翻译
附录A附录B压电驱动微型蠕动泵摘要越来越多的美国航空航天局的实验,仪器和应用要求是微型泵和低功率消耗。
为了解决这个问题的需要,压电驱动泵是正在开发中。
该泵采用了一种新的机制取代使用量弯曲行波的这一行为消除了对阀门或运动部件身体的需要。
有限元模型,利用ANSYS来预测为蠕动泵驾驶定子振动模式的共振频率。
该模型还允许同时确定的模式是不同的共振频率与相关的形状。
这种能力是泵的设计尺寸和几何至关重要。
为了预测和优化泵的效率,这是由商会的抽水量确定的,该模型被修改,以进行谐波分析。
电流能力允许,作为泵几何,建筑材料和各分庭的卷之间的山峰和山谷的海浪提供经营模式,如设计参数影响的测定。
进行实验使用的是蠕动泵面包板,显示抽水约 3.0毫升/ min的速度。
泵的性能在不断进行修改,以提高性能和效率。
关键词:泵,压电驱动,蠕动泵,执行器1.引言美国航空航天局的任务要求正在成为大规模,尺寸,功耗和成本方面更严格了越来越多重视对行星仪器和航天器子系统的可靠性。
这些制约因素是决定的类型文书,将用于未来的使命,他们影响了水泵,可以要求设备就业。
泵被用于多种应用,他们包括热管理,冷却系统,大规模光谱仪,真空控制装置和压缩机。
美国航空航天局正日益成为与地球表面的参与采样任务和现场远程分析哪里有需要,使仪器仪表的液体流动。
该需要泵需要运输的液体通过过滤介质,它可能含有细菌和其他微生物,和流离失所量可高达毫升低。
[Weissler和卡尔森,1979;Lucovsky,1989]与运动部件有密封问题的关键,往往穿比较快速,需要一个相对高功率,表现出了可靠性的一些问题,难以小型化及有限温度性能。
一项研究是目前在喷气推进实验室的NDEAA技术实验室正在进行压电驱动微型制定泵,可以克服传统的局限机制。
微型制定泵正在发展成为一个微型低功率器件。
一种新的机制取代使用量弯曲行波,哪些行为并允许对阀门需要消除或物理移动部分,诱使抽水效果。
抽水行动是通过用人的形成多个商会之间的山峰和山谷的行波。
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关键词 : 直线振荡电机 ; 推力 ; 有限元 ; 蠕动泵
中 图分 类 号 : M3 9 T 5 文献标识码 : A 文 章 编 号 :0 4 7 1 (0 0 1 - 0 7 0 10 - 0 8 2 1 )1 0 2 - 4
Re e r h o M a h ma ia o e ne r Os il t r t t s App d i c tPe it li s a c n t e tc lM d lofLi a cla o y Ac ua or He n Po ke r sa tc Pum p s
摘
要 :对应用 于小型蠕动泵 中的直线振荡 电机进行分 析 , 推导其 数学模型 , 并采用 有限元分 析方法对 同类 型
的直线振荡 电机进行推力仿真 , 提取动力特性 , 得到了在不 同电流密度和动子位移 下的 电磁推力 , 并用数 学公式表
示 。由模型得到 的计算结果和仿真结果相吻合 , 证明了该模 型 的正 确性 , 并为该 类 电机 的优化设 计和控 制提供参
…
蔓 堕 _… 一 _ …… … … … … … … … … … … … … 皇 l 棚 兰塑
…
小 型 蠕 动 泵 用 直 线 振 荡 电机 的数 学 模 型 研 究
王 洋 潘 海 鹏 徐 , , 立 夏 永 明 ,
(. 1 浙江理工大学 , 江杭州 3 0 1 ;. 浙 10 82 杭州市 电力局 , 江杭州 3 00 ) 浙 10 4
料 的介 质 。
要 对直 线 振 荡 电 机 的静 动 特 性 进 行 了研 究 ; 献 文 [] 8 对一 种专 用 的动铁 式 直线 振 荡 电机 的振荡 特 性
进行 了研 究 。在 一些 微 小 型 蠕 动泵 应 用 场 合 中 , 由
于受 体 积和输 送 推力 的 限制 , 统 的 电 机很 难 取 得 传 良好 的控 制 效果 。而 直 线 振 荡 电 机 在 满 足 结 构 简 单、 体积 小 的情况 下 , 能 获 得较 高 的推 力 , 又 因此 在
t s o e L r n l z d B s d o h i ee t u r n e st n i e e t i lc me to e mo e ,h t e t i ft OA wee a ay e . a e n t e d f r n re t n i a d d f r n s a e n ft v r te mah ma— c h c d y f d p h ia omu a o e ma n t h s f h O wa r s n e . i l t n r s l r c o d n e wi e d d c d e p e — c lfr l ft g ei t r t e L A s e e t d S mu ai e u t a e i a c r a c t t e u e x r s h c u ot p o s n h h s n o e mah maia d l f h O , n r v ee p e s n c re t T e p o o e n lt a t o v i be fr i f h t e t l mo e e L A a d p o e t x r s i o r c . h r p s d a ay i lmeh d i a al l o t c ot h o c s a o t e d s n, o to a d a p iai n o i y e o e L A. h e i c nr l n p l t ft st p ft O g c o h h
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Ke r sl er sia r c a r( O ; rs;E pr t t u p ywod :na c loyat t L A) tu tF M;e s i p m i o lt uo h ia c l
0引 言
蠕 动泵 由于其 精确 的计量 准 确性 和超强 的 自吸 能力 , 因此广 泛应用 于制 药 、 品 、 食 化工 等行业 , 为 作 输送 一些 带有 敏感 性 的、 稠 的、 腐 蚀 性 的 、 有 粘 强 具 磨 削作用 的 、 度要 求高 的 、 纯 以及含 有一定 颗 粒状 物