无人艇集成电机推进器设计及流体动力数值仿真

为了给现有水面无人艇提供可靠和具有经济性的动力来源,设计一种集成电机推进器来替代传统推进器。该推进器采用永磁无刷直流电机设计,是吊舱推进器和导管螺旋桨的集合。分别采用Ansoft Maxwell上的RMxprt模块对电机进行参数化设计,通过移动参考系法(MRF)和滑移网格法(RBM)对集成电机推进器的流场进行仿真。计算结果表明,采用多极数和多槽数电机设计的有桨毂型集成电机推进器具有更低成本和可行性;由于其不存在叶梢间隙,相比于采用相同螺旋桨的导管桨轴向诱导速度偏低,推力和效率不如导管桨。     

新型集成电机推进器设计研究

为了实现单轴推进潜艇,在主推进轴系故障失效状态下的应急推进,在参照吊舱推进器的基础上并结合导管桨结构形式,通过将传统电机、螺旋桨推进型式在轴向空间进一步集成,设计出新型集成电机推进器,并通过设计实例对集成电机推进器在结构特点、电机设计、水动力学仿真与模型水池试验等方面进行说明,论证集成推进器高效率、高功率密度的特点,适合于作为潜艇应急推进装置。     

波浪推进艇的集成电机推进器设计及航速预报

为了给现有的波浪推进无人艇研制辅助动力装置,对有桨轴型集成电机推进器进行了相关的设计,包括电机设计、水动力性能和桨叶结构强度计算.首先进行电机的设计和螺旋桨的选型,并通过流固耦合方法对集成电机推进器周围的流场和桨叶应力场进行了计算.然后使用Star ccm+重叠网格法计算了水翼抬离水面工况无人艇模型的静水阻力,并与拖曳试验结果进行比较,验证了CFD计算方法的可行性.最后使用体积力法替代螺旋桨的作用,对安装了首固定水平翼和一个集成电机推进器的波浪推进无人艇在静水和迎浪规则波中航行时的航速进行了预报.     

基于DSP的小型船舶直流无刷电机控制系统的设计

随着永磁材料和控制技术的不断进步,直流无刷电机的功率越来越大,其优势包括效率比较高、使用时间长、噪声非常小、转速平稳、输出转矩大等,它在小型船舶的电力推进系统中扮演着越来越重要的角色。目前,直流无刷电机在船舶上的工作效果不理想,阻碍其在高性能电力推进船舶中大量的普及推广。直流无刷电机简称BLDCM,其关键问题是电机的控制策略、转矩稳定控制以及无位置传感器。本文根据BLDCM的速度环和电流环的响应特点,利用传统的PID算法和现代模糊控制算法,设计了相应的硬件系统和软件系统,然后建立了基于DSP的小型船舶直流无刷电机控制装置。实验结果显示,采用模糊PID算法对电机进行控制的效果更好,可以实现脉动更小的输出转矩和更大的转速,同时此系统能够在小型船舶的电力推进系统中稳定、持续地工作,能够满足实际应用的要求。     

直流无刷电机的建模与仿真

文章运用MATLAB／SIMULINK软件,对集成一体化起动／发电机（ISG）系统中的直流无刷电机进行建模。采用速度环和电流环的双闭环控制方法对电机进行精确控制,仿真结果与试验结果较为符合,对于ISG系统的开发与调试具有参考价值。     

无轴轮缘推进器流热耦合研究

无轴轮缘推进器将永磁电机与螺旋桨集成一体，螺旋桨旋转时对电机电磁损耗与流场换热特性产生影响，进而改变各部分的温度分布。采用有限元法（FEM）计算推进电机的电磁损耗，采用有限体积法（FVM）建立流体场和温度场仿真模型，对推进器的电磁-流-热耦合问题进行仿真分析。通过对比仿真和试验结果，验证了流热耦合仿真方法的有效性。在此基础上，推导了螺旋桨转速与集成电机的损耗关系，并利用仿真模型分析了在不同进速系数、不同转速、不同间隙下推进器电磁损耗及流体场对推进器散热的耦合影响。结果表明，外域水流对推进器的温升影响较小，当间隙流速达到一定程度时散热减缓；推进器螺旋桨转速与集成电机电磁损耗存在幂次方关系；推进器主要靠间隙流体的流动带走热量，间隙大小会影响推进器散热，应合理选择推进器间隙尺寸。     

直流供电的逆变器—异步电动机系统研究

将逆变器和异步电机集成于一体,用于直流供电系统,减小了系统的整体体积。通过分析系统的发热,对直流供电的逆变器-异步电机系统的设计进行了研究,在满足系统散热要求同时保证系统运行性能稳定的情况下,分别给出了集成电机系统的优化设计思路。     

Research on DC-feeded Inverter - Asynchronous Motor Compositive System

将逆变器和异步电机集成于一体,用于直流供电系统,减小了系统的整体体积。通过分析系统的发热,对直流供电的逆变器-异步电机系统的设计进行了研究,在满足系统散热要求同时保证系统运行性能稳定的情况下,分别给出了集成电机系统的优化设计思路。     

一种新型一体化推进装置控制系统的研制

采用模块化设计概念研制的一种新型一体化推进装置,由一体化推进器(IMP)和控制系统组成。一体化推进器集成了永磁电机和推进器,电机定子与螺旋桨导管集成,电机转子与螺旋桨集成;通过控制系统中液压系统驱动装置收放、旋转、锁紧;基于CAN总线的控制系统完成装置的运行、调速和监控功能。该装置设计独特、新颖,具有优越的特性,可用于船舶的离、靠码头、应急等辅助推进,非常适用于无人潜行器、轻型/重型鱼雷和潜艇等水下平台的推进。简要介绍了装置的工作原理、特点,重点阐述了装置控制系统的研制。     

轮缘推进器模型试验装置设计研究

轮缘推进是将电机集成于推进器,推进器置于船尾推动船舶航行的一种新型推进技术。轮缘推进器由于没有传统推进轴系系统,故具有安装方便、噪声小、效率高等特点。国外已将该技术运用到实际船舶中,而国内尚处在总体设计、水动力性能、集成电机等方面的初步研究阶段。为了进一步促进轮缘推进器性能研究的发展,本文提出一种轮缘推进器模型试验装置,根据实验室拖车系统自身特点,完成了该试验装置的总体设计、推进器模型设计、测试方法等方面的研究工作,为轮缘推进技术研究提供试验条件保障。