海洋救助机器人用钕铁硼永磁直流电动机设计

为中科院沈阳自动化研究所机器人中心研制了海洋救助机器人推进器用钕铁硼永磁直流电动机.针对该电动机设计的特殊性,重点论述电动机功率、电压、转速及主要尺寸的确定方法,主磁极、换向器和电刷装置的设计方法,对电动机的结构特点、电磁性能和实验结果也作了介绍.

Estudo de um atuador planar

Um novo atuador planar eletromagnético multifase foi investigado. Este tipo de atuador pode ser utilizado em sistemas que requeiram movimento bidirecional sobre o plano como, por exemplo, em máquinas operatrizes industriais. O dispositivo em estudo possui uma armadura plana, estacionária, sem ranhuras e um carro com mobilidade planar. O núcleo da armadura é composto de uma chapa de material ferromagnético macio, em torno da qual estão montados os dois enrolamentos da armadura, que são ortogonais entre si. Cada enrolamento está dividido em seções ou fases. O carro, que possui dois ímãs permanentes de NdFeB de alto produto energético, está mecanicamente conectado a um sistema de suspensão, composto de rolamentos lineares e de trilhos, que permitem o seu deslocamento sobre a superfície da armadura, com dois graus de liberdade. Quando os ímãs permanentes estão localizados sobre as fases do enrolamento da armadura energizado com corrente, uma força eletromagnética planar de propulsão atuará sobre o carro, provocando seu deslocamento paralelamente à superfície da armadura. O atuador planar foi modelado analítica e teoricamente, com vistas a prever seu comportamento estático. O primeiro protótipo construído foi testado com a finalidade de avaliar suas características estáticas de funcionamento e de validar os modelos analítico e numérico. Os valores de densidade de fluxo no entreferro, de força normal e de força planar de propulsão, obtidos através dos ensaios, apresentaram uma boa aproximação em relação aos valores obtidos através dos modelos teóricos Tanto nos modelos teóricos, como no protótipo construído, foram avaliados dois casos distintos: no caso 1 foram utilizados no carro ímãs permanentes de 6,0 mm de comprimento axial e no caso 2, ímãs permanentes de 8,0 mm de comprimento axial. Os testes indicaram que a sensibilidade média do atuador planar para o caso 1 é de 3,61 N/A e para o caso 2 é de 5,37 N/A, quando as duas fases do enrolamento x localizadas sob os ímãs permanentes, foram percorridas por corrente.

Analog of the susceptibility spectrum for levitation forces between a superconductor and a permanent magnet

We report on the measurements of both vertical and lateral levitation forces between a permanent magnet NdFeB and a polycrystalline YBa4Cu6O7-delta superconductor. The analysis of the obtained results revealed an interesting correlation between the behavior of the forces in the field-cooled and zero-field-cooled regimes, resembling the structure of the so-called susceptibility spectrum chi ''(chi'). Such force-force diagrams can be useful for identifying flux distribution structure inside a superconducting material. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4743006]

Sviluppo e caratterizzazione di bulk superconduttori in MgB2 per sistemi di levitazione

Superconduttori bulk in MgB2, ottenuti con tecnologia Mg-RLI brevettata da Edison Spa, sono stati oggetto di un'approfondita analisi in termini di forze di levitazione. Questo studio è stato preliminare per la progettazione di un innovativo sistema di levitazione lineare. I risultati ottenuti sperimentalmente sono stati validati attraverso modelli numerici sviluppati ad hoc. I campioni oggetto dello studio sono tre bulk in MgB2 rappresentativi delle tipiche forme usate nelle applicazioni reali: un disco, un cilindro, una piastra. I bulk sono stati misurati con un sistema di misura per le forze di levitazione realizzato a tale scopo. Un protocollo sperimentale è stato seguito per la caratterizzazione di base, sia in condizioni Field Cooling sia Zero Field Cooling, al quale sono state affiancate prove specifiche come la possibilità di mantenere inalterate le proprietà superconduttive attraverso la giunzione di più campioni con la tecnologia Mg-RLI. Un modello numerico è stato sviluppato per convalidare i risultati sperimentali e per studiare l'elettrodinamica della levitazione. Diverse configurazioni di rotori magnetici sono state accoppiate con un cilindro in MgB2 con lo scopo di valutare la soluzione ottimale; questo tema è stato apporofondito attraverso lo sviluppo di un software di simulazione che può tenere conto sia del numero di magneti sia della presenza di anelli in materiale magneti intercalati fra di essi. Studi analoghi sono stati portati avanti su una piastra di MgB2 per simulare il comportamento di una geometria piana. Un sistema di raffreddamento innovativo basato sull'azoto solido è stato studiato per poterlo accoppiare con un sistema di levitazione. Il criostato progettato è costituito da due dewar, uno dentro l'altro; quello interno ha lo scopo di raffreddare l'MgB2 mentre quello esterno di limitare delle perdite verso l'esterno. Il criopattino così ottenuto è accoppiato in condizioni FC ad una rotaia formata da magneti permanenti in NdFeB.

An adjustable focusing system for a 2 MeV H- ion beam line based on permanent magnet quadrupoles

A compact adjustable focusing system for a 2 MeV H- RFQ Linac is designed, constructed and tested based on four permanent magnet quadrupoles (PMQ). A PMQ model is realised using finite element simulations, providing an integrated field gradient of 2.35 T with a maximal field gradient of 57 T/m. A prototype is constructed and the magnetic field is measured, demonstrating good agreement with the simulation. Particle track simulations provide initial values for the quadrupole positions. Accordingly, four PMQs are constructed and assembled on the beam line, their positions are then tuned to obtain a minimal beam spot size of (1.2 x 2.2) mm^2 on target. This paper describes an adjustable PMQ beam line for an external ion beam. The novel compact design based on commercially available NdFeB magnets allows high flexibility for ion beam applications.

Frequency adjustable MEMS vibration energy harvester

Ambient mechanical vibrations offer an attractive solution for powering the wireless sensor nodes of the emerging "Internet-of-Things". However, the wide-ranging variability of the ambient vibration frequencies pose a significant challenge to the efficient transduction of vibration into usable electrical energy. This work reports the development of a MEMS electromagnetic vibration energy harvester where the resonance frequency of the oscillator can be adjusted or tuned to adapt to the ambient vibrational frequency. Micro-fabricated silicon spring and double layer planar micro-coils along with sintered NdFeB micro-magnets are used to construct the electromagnetic transduction mechanism. Furthermore, another NdFeB magnet is adjustably assembled to induce variable magnetic interaction with the transducing magnet, leading to significant change in the spring stiffness and resonance frequency. Finite element analysis and numerical simulations exhibit substantial frequency tuning range (25% of natural resonance frequency) by appropriate adjustment of the repulsive magnetic interaction between the tuning and transducing magnet pair. This demonstrated method of frequency adjustment or tuning have potential applications in other MEMS vibration energy harvesters and micromechanical oscillators.