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电液伺服控制技术已经广泛应用于各个民用和国防工业部门,特别是在装备制造、冶金以及航空航天等领域中的发展极为迅速。2D数字阀作为一种新型的电液控制元件,具有响应速度快,重复精度高,直接数字控制等优点。电-机械转换器按照信号指令驱动阀芯运动,是数字阀的核心部件。
本文以应用于2D数字阀的电-机械转换器作为研究对象,针对现有的商业伺服电机软磁材料在磁能的利用率不足,转子惯量大而导致频响偏低等缺点,提出了一种新型的2D数字阀用低惯量电-机械转换器。本文的主要工作和成果如下:
1.提出了一种电-机械转换器的新结构,详细阐述了其工作原理,应用磁路解析建立了矩角特性方程,为符合设计预期选择了合适的磁性材料。
2.针对电-机械转换器的应用要求,是要有大的力能指标,接近正弦的矩角特贵和高的频率响应。本文第三章利用Ansoft Maxwell3D建立其三维有限元仿真模型。通过把电-机械转换器结构参数化,详细研究了气隙等关键性因素对静态性能变化趋势的影响,为下一步的结构优化和样机制造奠定基础。
3.根据仿真得到的优化结构方案,制作低惯量电一机械转换器的样机。搭建了实验平台以进行各项静态性能和动态特性的实验研究。得到了近似正弦波形的矩角特性曲线,在2.5A控制电流输入的情况下,最大静转矩为0.063N·m。达到7.2°行程的阶跃响应上升时间为4.8ms。本文还对200Hz以下电一机械转换器对正弦信号跟踪能力进行丁测试,当幅值衰减到-3dB,相位滞后90°所对应的频宽约为130Hz。
4.最后对以上的内容进行了总结和探讨,针对仿真以及实骏需要深化,或者还有待改进的地方提出了一些的补充和设想。