紧急制动工况下电磁式磁轨制动器极靴磨损计算方法

为了预测极靴服务寿命,确保制动可靠,通过磨损过程、制动过程、制动器/钢轨温度场的建模与仿真,计算了高速列车紧急制动过程中电磁式磁轨制动器极靴磨损量;建立了考虑速度与温度的Archard磨损模型和CRH2列车紧急制动过程的动力学模型,计算了电磁式磁轨制动器样机全程参与制动时的空气制动力、电磁制动力、制动减速度、紧急制动能量分配系数、瞬时速度和制动距离等时变参数;分析了紧急制动时电磁式磁轨制动器-钢轨-大气间的热量传递,基于Fluent软件建立了制动器/钢轨的三维温度场模型,根据制动过程时变参数获取温度场热流密度和散热加载条件;针对CRH2列车行驶速度为250km·h-1的紧急制动工况,计算了制动器极靴的磨损量。计算结果表明:在制动过程中,钢轨顶部温度随着与制动器的接触状态变化呈波动变化,在距离有效制动起点1 620m处,钢轨与8号电磁式磁轨制动器接触结束时,温度达到最大值570.76℃;CRH2列车同侧8个制动器极靴底部在制动时间为24.5s时温度达到最大值,从前到后依次为1 022.6℃、1 037.7℃、1 045.3℃、1 052.8℃、1 085.7℃、1 100.9℃、1 109.2℃、1 124.4℃,极靴磨损量从前到后依次为207.4、208.7、210.0、210.7、212.1、213.4、214.4、215.5g。可见,制动器工作会使钢轨产生热量积累,导致列车运行方向后面的电磁式磁轨制动器极靴温度较高,磨损量较大。     

磁轨制动技术及其对轨道车辆安全制动的积极意义

1简介 多年来，磁轨制动技术业已发展成为轨道车辆制动系统不可分割的一部分。在世界范围内，磁轨制动器已经广泛应用于各种车辆，且主要用于紧急制动。     

克诺尔制动系统亚太区（控股）有限公司磁轨制动器：快速、安全制动

磁轨制动是一种辅助制动系统，并具有高的安全系数。磁轨制动器不依赖于车轮与轨道之间的粘着，与单纯的车轮制动器相比，可以提供额外的制动力。这使得其在紧急制动情形下具有不可替代的作用。在METROCHINA展上提供了可以近距离了解这一潜在技术的机会。     

分级式永磁缓速器的设计

提出了永磁缓速器制动力矩分级的概念,设计了一种分级式永磁缓速器的结构方案。根据车辆布置要求,通过理论计算确定分级式永磁缓速器各个部件的结构参数;在完成结构参数设计的基础上,运用Maxwell 3D电磁分析软件,对设计的分级式永磁缓速器的各挡制动力矩进行仿真分析。研究表明:设计的永磁缓速器制动力矩分级效果明显,符合设计要求。     

车用永磁式缓速器制动力矩的计算方法

为了优化永磁式缓速器的结构参数和提高永磁式缓速器的制动性能,应用复矢量磁位方法,分析了缓速器内部的磁位分布,计算了转子鼓中的涡流损耗,推导了永磁式缓速器的制动力矩计算公式,以反映永磁式缓速器制动力矩与各设计参数之间的相互关系。复矢量计算方法的计算结果与缓速器台架试验结果比较和分析表明,试验值与理论值吻合较好,最大误差不大于6%,采用复矢量磁位计算方法计算永磁式缓速器制动力矩具有很好的逼近效果。     

轨道交通永磁同步牵引系统发展概况与关键技术综述

为系统分析和总结轨道车辆永磁牵引系统控制技术研究与发展趋势,介绍了永磁同步电机作为牵引电机应用于轨道交通领域的优缺点和国内外永磁同步牵引系统的应用情况;回顾了大功率牵引逆变器在低开关频率下的控制技术和永磁同步电机牵引控制技术,分析了脉宽调制策略、弱磁控制等关键技术的设计思想、研究方法等;总结了近几年国内外研究成果,讨论了各类控制方法的优点和局限,并展望了永磁同步电机在轨道交通牵引领域的发展前景和面对的挑战。研究结果表明:内置式永磁同步电机适用于直驱系统,具有体积小、效率高等优势;牵引逆变器通常采用混合脉宽调制策略,低频段采用异步调制,中频段为同步调制,方波工况下采用单脉冲调制,其中特殊同步调制下系统动态性能的提升和不同调制方法之间的平滑切换是牵引逆变器脉宽调制技术的难点;电机控制策略主要针对基于双电流调节器、电压矢量角弱磁控制和方波工况下弱磁控制这3种高速运行区的弱磁控制方法进行研究;在前期研究的基础上,应进一步考虑永磁同步电机的无位置传感器技术、故障在线诊断与预测和高精度参数辨识问题;牵引传动系统的机电耦合特性和短路故障处理是今后重点关注的研究方向。      

铰接构架式直接驱动转向架机理研究与方案设计分析

永磁同步电机直接驱动转向架与传统齿轮传动转向架相比在降低全寿命周期成本（LCC）方面具有明显优势;对速度较低的城轨车辆来说,采用电机轴悬式直接驱动转向架即能满足其运营要求;针对轴悬式直接驱动转向架簧下重量较大的特点,根据动力学仿真分析的结果,决定采用铰接式构架来降低其轮轨间垂向动作用力;通过动力学仿真分析,对一系悬挂参数进行了优化设计,并提出了一系悬挂结构形式。所设计的直接驱动转向架方案结构简单,在计算机仿真时主要动力学性能指标均达到标准规定值。     

稀土永磁磁钢可控电磁成型取向器的研制

根据生产实际需要,研制出稀土永磁磁钢可控电磁成型取向器,提出了采用小电流、双闭合电磁回路的思想和二次聚磁的方法,使成型模腔磁场达到设计要求,满足了生产实际的需要,讨论了取向器的机械结构和控制电路的设计,进行了磁路的设计和计算。该设备具有高磁场、性能稳定、使用寿命长且适用范围广等特点。     

船舶永磁同步电机的直接转矩控制研究

介绍了船舶永磁同步电动机(PMSM)的直接转矩控制(DTC)原理和设计方法.为了克服低速时常规DTC系统存在的磁链和转矩脉动较大、难以控制等问题,引入了滑模变结构控制算法.基于MATLAB平台,建立了具有滑模变结构功能的直接转矩控制系统仿真模型,实验结果表明该算法可改善原系统的动、静态性能,对系统参数和外部干扰表现出较...     

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.     

级联式同心磁齿轮结构设计与分析

针对单级同心式永磁齿轮传动比及传递功率较小等问题,基于机械行星减速器差动轮系结构及其功率分流原理,提出一种级联式结构,可在较小尺寸空间内将低速大转矩的输入,转换成高速低转矩的输出;根据单级同心式永磁齿轮的运行机理,建立了将其级联起来的传动比及转矩模型,并经有限元算例证明了所建模型的正确性;对组成级联式结构的各单级永磁齿轮的转速特性及损耗特性进行了详细分析与研究,给出了减小转速波动的方法;通过优化调磁环及永磁体结构尺寸,达到了降低损耗提高效率的目的.     

轨道车辆永磁直驱技术综述

概述了国内外采用永磁直驱技术的轨道车辆发展状况,归纳了永磁直驱转向架的结构形式,讨论了抱轴式直驱结构与弹性架悬式直驱结构的特点及其适用情形,分析了永磁直驱转向架的蛇行运行稳定性与曲线通过性;针对轨道车辆应用,从磁性材料、冷却系统、温升效应、电机质量、气隙磁密、反电势抑制、失磁故障、电路结构等方面论述了永磁直驱牵引电机的...     

永磁同步电机弱磁控制仿真研究

受电动汽车车载电源和逆变器容量的限制,电压达到最大时会引起电流调节器的饱和,导致电机的转速无法继续提升,因此提高转速,扩大调速范围,需要进行弱磁控制。在分析永磁同步电机弱磁控制原理的基础上,提出了一种基于电流超前角的电压反馈弱磁控制策略,并在Matlab/Simulink平台中搭建永磁同步电机弱磁控制系统的仿真模型,仿真结果表明,控制系统具有较快的响应速度、较高的稳定性、较广的调速范围、较强的抗干扰能力和良好的鲁棒性。     

基于内模控制的PMSM双闭环调速系统控制器设计与仿真

为提高永磁同步电机双闭环调速系统响应速度与抗干扰性,给出一种依据内模控制及有功阻尼概念的PMSM双闭环调速系统控制器设计方法.通过建模分析对PI+前馈解耦电流环控制器进行优化,依据内模原理设计出带有箝位积分法抗击分饱和的电流内环解耦控制器.在此基础上,构造有功阻尼代替自然阻尼,利用转速环频带带宽对PI调节器参数进行整定.通过计算机仿真验证,对比传统FOC控制下的调速系统,使用本文所设计的控制器可提升系统响应速度,降低系统超调量,仿真结果表明该方法的有效性.     

ZL50E轮式装载机制动系统设计论述

介绍了ZL50E轮式装载机制动系统的工作原理,分析了钳盘式制动器的制动力矩与整机制动所需制动力矩和由地面附着条件所决定的制动力矩之间的关系,确定了在最佳制动工况下选择制动系统参数和结构的方法。     

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.     

基于漏磁补偿的混合电磁铁磁力修正研究

电磁永磁混合磁铁的悬浮磁力具有强非线性特点,与磁铁结构密切相关,而现有混合磁铁磁力解析计算公式忽略了磁路漏磁等因素影响,在实际计算中存在较大误差. 针对这一问题,建立了两种常用混合磁铁结构的磁路模型,分析了边缘磁通分布、磁路漏磁对磁铁工作磁路的影响,推导了两种混合磁铁的磁路方程及相关磁阻,提出了一种新的混合磁铁磁力修正计算方法,最终通过有限元分析对两种结构的混合磁铁磁力进行了验证. 研究结果表明:由于悬浮气隙较大,电磁永磁混合磁铁在电磁力计算中漏磁影响不能忽略;采用本文磁力修正公式计算,两种混合结构电磁力误差分别降低为3.8%和8.3%.      

磁流研磨磁场场形的计算机辅助分析

基于磁流研磨原理采用解析法及计算机数值解对磁流研磨磁场形进行了分析，所得结果为磁流研磨场的参数化设计和研磨过程中的计算机质量控制提供了方法和理论依据。     

磁力涡旋压缩机永磁随变机构的力学特性

为减少涡旋压缩机运行时的机械接触,针对无油涡旋压缩机的结构特点提出一种永磁随变机构,并分析其力学特性. 首先,分析永磁随变机构的工作原理,采用虚位移法建立磁力模型,运用理论公式、有限元仿真和实验分析永磁随变机构工作气隙处的磁感应强度;其次,通过理论公式和有限元仿真,分析永磁随变机构结构参数与力学特性的关系;最后,通过磁力涡旋压缩机的性能参数和磁力测试实验对永磁随变机构的力学性能进行验证. 结果表明:永磁随变机构的径向磁力在一定范围内随着径向位移的增加而增加,随着轴向位移的增大而减小;在永磁随变机构工作中,径向位移与永磁随变机构刚度系数近似呈线性关系;在工作距离内永磁随变机构单组磁环的最小轴向磁力为8.73 N,在工作轨迹上的径向力为4.8 N,满足磁力涡旋压缩机的工作需求.