鼠笼式同心磁齿轮结构设计与有限元分析

针对同心式永磁齿轮机械强度低、振荡严重以及生产成本高等问题,基于磁力传动原理及电磁感应定律,提出一种鼠笼式同心磁齿轮结构,将鼠笼替换内磁圈不仅节约了成本、提高了机械强度,而且增大机构磁阻,降低了运行时振荡幅度;根据静磁场理论,阐述了鼠笼式同心式永磁齿轮的运行机理,建立了转速及转矩模型,并经有限元算例证明了所建模型的正确性;基于动量矩定理,分析了转动惯量与负载能力的影响关系,越大,CPMG负载能力越弱,鼠笼式CPMG减小了内磁圈转矩惯量,可有效提高负载能力;通过对鼠笼导条数与运行稳定性的数理分析,得出当增大鼠笼导条数时,即增大磁阻k可有效减小转速波动的幅值;通过对转矩数理分析,鼠笼式CPMG通过电磁感应产生耦合磁场,与内、外磁圈相对位置无关,降低了CPMG启动难度.     

鼠笼式同心磁齿轮结构设计与有限元分析

针对同心式永磁齿轮机械强度低、振荡严重以及生产成本高等问题,基于磁力传动原理及电磁感应定律,提出一种鼠笼式同心磁齿轮结构,将鼠笼替换内磁圈不仅节约了成本、提高了机械强度,而且增大机构磁阻,降低了运行时振荡幅度;根据静磁场理论,阐述了鼠笼式同心式永磁齿轮的运行机理,建立了转速及转矩模型,并经有限元算例证明了所建模型的正确性;基于动量矩定理,分析了转动惯量与负载能力的影响关系,越大,CPMG负载能力越弱,鼠笼式CPMG减小了内磁圈转矩惯量,可有效提高负载能力;通过对鼠笼导条数与运行稳定性的数理分析,得出当增大鼠笼导条数时,即增大磁阻k可有效减小转速波动的幅值;通过对转矩数理分析,鼠笼式CPMG通过电磁感应产生耦合磁场,与内、外磁圈相对位置无关,降低了CPMG启动难度.     

基于笼型转子的同心式永磁齿轮研究

基于同心式永磁齿轮(Concentric Permanent Magnetic Gear,CPMG)的运行机理,提出了一种新型磁齿轮结构,即基于异步电机鼠笼转子的FMPMG结构.利用内、外参考圆周,分析了所提结构的气隙磁密波形及其频谱图,认为这种新型结构可与传统的FMPMG等效;采用Ansoft电磁仿真软件,得到转速及转矩曲线,验证了所提结构的正确性.     

乘用车两轴式机械变速器的设计

随着汽车工业的发展,轿车变速器的设计趋势为增大变速器传递功率与重量之比,并要求变速器具有较小的尺寸和良好性能。在给定发动机输出转矩、转速及最高车速、最大爬坡度等条件下,着重对变速器齿轮的结构参数、轴的结构尺寸等进行设计计算。     

磁场调制式永磁齿轮齿槽转矩分析

基于磁场能量法,给出磁场调制式永磁齿轮(Field Modulated Permanent Magnetic Gear,FMPMG)的齿槽转矩数理模型,进而得出与齿槽转矩相关的结构参数;提出了不同结构参数的优化修型方法,并借助有限元仿真(FEM)验证其有效性;通过仿真结果比对获得FMPMG的最优修型方法,有效减小齿槽转矩,并使FMPMG的动力学特性最优.     

兆瓦级直驱型风力发电系统的效率优化分析

针对兆瓦级永磁直驱风力发电系统,对变流器和发电机效率进行了优化分析.分别建立了中点嵌位式三电平变流器的损耗模型和包括铁损在内的电机损耗模型,通过分析给定转矩下直轴电流与损耗的关系,得到变流器效率最优和发电机效率最优的直轴电流解析式,进而求出永磁同步发电系统整机效率最优解.通过仿真和2MW三电平背靠背永磁直驱风电变流器的实验样机表明,在不同转矩工作区域内,即可以分别实现变流器效率或发电机效率的最优控制,并能提高发电系统整体效率.     

基于ADAMS的齿轮减速器动力学仿真

基于三维造型设计软件Solidworks,构建了单级齿轮减速器的三维参数化模型,并将其导入机械系统动力学仿真软件ADAMS中,在ADAMS中建立减速器的虚拟样机模型,对此样机模型进行仿真,得到转速、轮齿啮合力等参数特性曲线,对其进行分析,为动态特性优化提供理论指导。     

基于模糊滑模控制的永磁同步液压电机泵变速控制的研究

提出一种永磁同步液压电机泵模型,即把永磁同步电机转子作为液压泵缸体,以进一步提高液压传动的整机效率．通过控制电机转速直接调节泵的输出流量,使电机泵提供的功率与负载匹配,从根本上提高液压调速系统的效率．同时建立了该液压电机泵变速控制系统的数学模型．针对永磁同步电机非线性、多变量、强耦合的特点,将模糊和滑模控制理论运用到永磁同步电机直接转矩控制中,以提高系统的鲁棒性和快速性．对转速阶跃变化进行仿真研究,仿真结果表明该策略具有良好的鲁棒性和快速性．     

基于ESO的PMSG风力发电系统无源自抗扰控制

为实现直驱式永磁同步风力发电系统在低风速下的最大功率追踪,提高风能的利用率,提出了无源自抗扰转速控制策略.利用基于能量成形、PCHD的原理以及扩张状态观测器(ESO)技术,设计出基于ESO的无源电流控制器,同时通过基于反双曲正弦函数的ESO对系统扰动项进行实时性观测并补偿.针对速度调节器响应速度慢、抗负载能力差的问题,设计了基于反双曲正弦函数的速度控制器并得到期望的定子电流.仿真结果表明,该控制方法能保证系统稳定运行,具有较强的转速跟踪性、抗负载能力以及鲁棒性,同时具有较小的电磁转矩脉动.     

齿轮传动比对动车组牵引特性的影响

为了解决CRH3-350动车组运行过程中出现的齿轮箱渗油问题,对动车组牵引特性和控制方法进行了分析.通过改变齿轮传动比和动车组牵引特性控制曲线,可以改变牵引电机转速.Maflab/Simulink仿真结果表明,齿轮传动比的减小可以降低牵引电机转速,而牵引电机输出转矩和电流也能满足动车组运行要求.     

并联式混合动力汽车驱动模式切换协调控制方法

在并联式混合动力汽车驱动模式切换过程中,以整车动力需求转矩不发生波动与车速稳定跟随期望值为控制目标,提出了基于车轮转速差PID控制的电机转矩补偿控制方法;分析了模式切换时混合动力汽车动力传动系统的频域特性,基于车轮实际转速与期望转速的差值,通过PID闭环控制计算补偿转矩,由永磁同步电机提供补偿转矩,来解决模式切换时2种动力源之间的动态协调控制问题;利用AVL Cruise和MATLAB仿真平台建立了混合动力汽车动态协调控制模型,对转矩补偿控制方法进行仿真验证。仿真结果表明:相比于无动态协调控制的模式切换,采用动态协调控制方法时的总输出转矩的响应时间从0.90s降低到0.08s,总输出转矩控制精度提高了11.1%,跟踪期望车速的精度提高了8.0%,整车的动力性提高了4.4%,因此,采用动态协调控制方法降低了并联式混合动力汽车模式切换中总输出转矩的波动,提高了车速跟随期望值的精度,有效保证了汽车的动力性和行驶平顺性。     

双离合器自动变速器换挡控制策略研究

换挡控制是研究双离合器自动变速器(DCT)的一个重要方面,在建立DCT车辆传动系统动力学模型基础上,分析换挡过程输出轴转矩变化、发动机和双离合器的转速特性;针对换挡过程开环控制方法的不足,提出了离合器的压力控制方法,及联合发动机转速/转矩控制的DCT车辆换挡过程离合器接合控制策略;建立了DCT车辆换挡过程Simulink仿真模型,对其换挡特性进行仿真分析。仿真结果表明:在换挡过程中,输出轴转矩没有过多的波动,能够改善DCT车辆换挡品质。     

永磁电动机直接转矩控制中新型无传感器技术

剖析了两种典型转速直接估算方法,提出了一种新型的适用于永磁同步电动机直接转矩控制的无位置传感器技术.通过分别计算出定子磁链矢量角位移与转矩角,将后者从前者中减去得到转子磁链矢量的角位移进而得到转子速度信号,并采用改进积分器取代传统的积分器.该技术能有效地改善磁链原点漂移,提高直接转矩控制系统的磁链角位移与转速的求解精度.仿真及实验研究结果表明,采用这种无位置传感器技术的永磁同步电动机调速系统,具有良好的调速控制性能.     

电动车辆动力系统设计及联合仿真

通过分析电动车辆对驱动电机转矩和转速的要求,以一电动车辆为例,选定了永磁无刷直流电机作为驱动电机,利用MATLAB中电气模块SimPowerSystems建立电机及其控制器仿真模型,设计了包含转速PID和电流滞环控制的双闭环控制策略;根据整车三维实体模型中硬点位置,在ADAMS中建立了整车机械仿真模型.通过MATLAB...     

高效馈能半主动悬架设计与性能分析

为改善齿轮齿条式馈能悬架的阻尼特性和馈能特性,在普通齿轮齿条式馈能悬架的基础上,采用钕铁硼永磁发电机、变速机构、换向机构和冲击保护装置,设计了高效馈能半主动悬架,并进行了仿真分析和试验研究.与普通齿轮齿条式馈能悬架相比,该高效馈能半主动悬架发电机转子的转动惯量减小71%,体积减小约40%,节省励磁功率20~30 W,死区由-0.22~0.22 m/s减小到-0.04~0.04 m/s,阻尼特性和馈能特性得到改善,能量转换效率由20%左右提高到50%以上;与被动悬架相比,该高效馈能半主动悬架使汽车的轮胎动载荷、簧载质量的垂直加速度和悬架动挠度的最大值均下降20%以上.      

无轴承永磁同步电机电感特性分析

针对无轴承永磁同步电机电感参数难以通过实验准确获得的问题,采用有限元分析方法研究了四极悬浮控制二极表贴式无轴承永磁同步电机的电感特性.根据无轴承永磁同步电机的工作原理,给出了静态电感和增量电感的定义;在此基础上研究了转矩绕组和悬浮力绕组的静态电感特性,并通过3/2变换得到了在转子两相旋转坐标系下的交直轴静态电感;最后以转矩绕组为例,研究其增量电感,并与其静态电感进行了比较.有限元仿真结果表明:无轴承永磁同步电机增量电感比其静态电感小6%,验证了理论分析的正确性.      

车辆齿轮箱静电监测

根据磨损区域静电感应原理设计了轨道车辆齿轮和轴承磨损区域静电传感器,基于某型160km·h-1城际列车齿轮箱,提取时域静电信号的均方根作为静电信号特征参数,在车辆齿轮箱噪音试验阶段研究了不同转速和转矩对静电水平的影响,在齿轮箱跑合试验阶段和负荷疲劳试验阶段分析了静电信号变化趋势。研究结果表明:同一转速和转矩下齿轮和轴承磨损区域静电水平均保持稳定,且前者始终略高于后者;转速和转矩的增加会引起磨损区域静电水平的上升,转速对静电监测的影响大于转矩,转速和转矩方向的改变对静电信号影响不大;在跑合试验阶段,齿轮和轴承磨损区域静电水平均明显下降,直至最后稳定,在负荷疲劳试验阶段,磨损区域静电水平基本保持稳定,虽有缓慢上升,但不明显。可见,齿轮箱静电监测信号变化趋势与理论分析结果一致,与实际测试结果相符,证明静电监测方法作为一种新技术可用于轨道交通车辆齿轮箱磨损状态在线监测,为进一步运用静电监测方法进行车辆齿轮箱故障诊断和寿命预测提供了基础。     

谐波转矩对高速列车齿轮箱体与牵引电机振动特性的影响

为研究机电耦合作用下齿轮箱体和牵引电机的振动幅值、频谱分布及其随高速列车行驶速度的变化趋势, 分析了三相逆变器输出电压谐波频率分布与牵引电机谐波转矩, 建立了传动系统扭振模型; 基于直接转矩控制理论与车辆系统动力学理论, 搭建了牵引电机控制模型和高速列车多体动力学模型; 通过Simulink和SIMPACK联合仿真平台对比了恒力矩输入与含有谐波转矩的力矩输入模型, 分析了不同速度下牵引电机谐波转矩对高速列车齿轮箱体和牵引电机振动特性的影响。分析结果表明: 当高速列车以250 km·h-1的速度匀速运行时, 齿轮箱体大齿轮上方纵向振动、小齿轮上方纵向与垂向振动受牵引电机谐波转矩影响显著, 在700 Hz主频处振动加速度幅值显著增大, 该频率恰为牵引电机输出转矩基波频率的6倍; 在谐波转矩的影响下, 牵引电机在52 Hz主频处横向振动加速度幅值增加52.78%, 在49 Hz主频处垂向振动加速度幅值增加18.95%;随着高速列车速度的增加, 齿轮箱体纵向与牵引电机各向振动加速度逐渐增加, 牵引电机谐波转矩对齿轮箱体纵向振动加速度均方根的影响逐渐减小, 在6倍基波频率处, 齿轮箱体小齿轮上方和牵引电机纵向与垂向振动加速度均先增大后减小, 在速度为250 km·h-1时达到极大值, 且齿轮箱体和牵引电机的垂向振动受6倍基波频率谐波转矩的影响比纵向振动更为明显, 而其横向振动特性几乎不受谐波转矩的影响。      

基于MRAS观测器的无速度传感器永磁同步电机模型预测控制

针对三相永磁同步电机驱动系统,提出了一种无速度传感器模型预测转矩控制方法.基于模型参考自适应技术设计了观测器,以精确估算转子速度;为了减小转矩和定子磁链波动、提高系统动态和静态响应特性,采用了模型预测控制策略.仿真结果表明所提方法可以使PMSM驱动系统达到满意的控制效果,从而证明论文控制策略的有效性和正确性.     

一种新型数字式转矩转速测试仪

介绍了一种新型的数字式转矩转速测量仪.该测量仪转矩测量范围为10~100 N.m,转速测量范围为2~6 000 r/min,测量准确度为0.1级.它具有测频法和测周期法2种测量模式,可同步测量并显示转矩、转速及功率值,还具有数据存贮、语音报警及打印功能.硬件设计以单片机为核心,配合传感器调理电路等组成应用平台;软件采用模块化编程,使程序可读性强,易于维护和升级.