磁流变液离合器离心力特性研究

以圆盘式磁流变液离合器为例,介绍了磁流变液离合器的工作原理,用Bingham模型描述了磁流变液随外加磁场变化的流变特性;对离心力进行模型描述,由于离心力的作用引入无量纲的特性参数,分析了特性参数与其它变量间的关系,在此基础上分析了不同变量参数对磁流变液稳定性的影响;建立了磁流变液离合器转矩与体积分数分布曲线斜率关系的数学模型,指出提高输出转矩的方法,为磁流变液离合器的设计提供理论参考.     

无磁场下磁流变液的温度特性及其幂律模型参数识别

磁流变液稳定工作的温度范围为-50~150℃,磁流变器件在工作过程中会发热,特别是连续高冲击工作情况下会严重发热,从而超出磁流变液稳定工作温度范围,影响磁流变器件工作的可靠性。针对美国Load公司的MRF132磁流变液,研究了不同温度下剪切应力与表观粘度随剪切速率的变化,并利用Origin软件分别对不同温度下磁流变液剪切速率与剪切应力进行幂律模型曲线拟合和参数识别。研究表明,幂率模型能够较好地描述零磁场下磁流变液的力学特性,不同温度下对于所有的流动指数n都满足n<1,表明不同温度下磁流变液具有剪切稀化特性,此特性符合粘度特性曲线,该工作对磁流变液温度特性的深入研究提供理论依据。     

基于能量再利用的筒盘式磁流变离合器设计及传动性能分析

针对单筒或单盘式磁流变离合器传递转矩较小、温升引起磁流变液流变性能下降后传动性能降低等问题,基于功能转换理论提出形状记忆合金与磁流变液联合传动方法,利用励磁线圈通电产生的热量和磁流变液滑差产生的热量,使形状记忆合金弹簧轴向挤压工作腔中的磁流变液产生挤压强化效应,设计了形状记忆合金挤压的筒盘式磁流变离合器。基于磁流变液的流变效应和挤压强化效应,推导了离合器传递转矩计算公式。结果表明,在输入电流为3 A下,筒盘式离合器传递的转矩比单筒式离合器传递转矩提升了27.45%,受挤压力作用的筒盘式离合器比未受挤压力作用的离合器传递转矩提升了16.96%。     

具有楔形间隙的圆筒式磁流变液离合器传动性能研究

针对传统的圆筒式磁流变液传动装置存在轴向长度过长且传递转矩较小的问题，提出一种具有楔形间隙的圆筒式磁流变液离合器。运用有限元法对装置进行磁场仿真，在相同输入电流下，分析不同截面下不同间隙厚度的磁场分布，得出磁流变液的剪切屈服应力。根据传动装置的结构特点和Bingham模型理论，基于计算流体动力学对楔形间隙内流场的速度、压力、黏度及剪切应力分布进行分析，得到传递转矩随结构和转速的变化。研究结果表明，磁流变液间隙差越大，该楔形间隙提供的转矩越大；同时，磁流变液在挤压强化后，剪切屈服应力显著增加；在磁感应强度为0.55 T，初始屈服应力为30 kPa的条件下，同转速60 rad/s下相较于传统圆筒式磁流变液离合器，传递转矩提升了约1.12倍。     

磁流变传动装置传递力矩分析与测试

介绍了磁流变传动装置的工作原理及广义双粘度模型.在合理假设的基础上,建立了磁流变传动装置传递力矩的计算模型,并对其结构参数、磁场强度、母液粘度及转速差等影响因素进行了深入分析,得出了传递力矩与磁流变液粘度、磁致屈服应力、转速差的关系曲线,并对三种典型结构传动装置的传递力矩进行了比较分析.最后对自行设计的圆桶式磁流变传动装置的实验模型进行了静力矩实验测试,实验结果表明改变控制电流可以实现传递力矩的智能控制.     

轴向磁化多环磁力联轴器的三维磁场计算及分析

为研究轴向磁化多环磁力联轴器的结构参数对磁转矩的影响,采用有限元方法对其三维磁场进行数值计算,得出了轴向磁化多环磁力联轴器的三维磁场分布。分析了主动转子转角、气隙厚度、永磁体厚度和磁极对数对磁转矩的影响,即以一对磁极转角为周期,磁转矩与转角成类似正弦曲线关系变化,且在360°/2p时磁转矩存在最大值;随着气隙厚度的增加,联轴器的磁转矩降低;增大永磁体厚度,可提高磁转矩,但当永磁体厚度增大到一定程度后,磁转矩曲线的斜率逐渐变小,增加变慢;在一定范围内,增加联轴器的磁极对数,磁转矩增大,但磁极对数增加到一定数目后,随着磁极对数的继续增加,磁转矩降低。其分析结果可对该类磁力联轴器性能分析和设计起指导作用。     

可调速异步盘式磁力联轴器的转矩计算及其影响因素分析

为研究可调速异步盘式磁力联轴器的参数对转矩的影响,采用有限元方法进行三维磁场数值计算,得出了磁力联轴器在静态和瞬态下气隙的三维磁场分布.并对影响磁力联轴器转矩的关键参数如气隙长度、永磁体厚度、磁极数、从动盘的槽数、槽深以及主动转速等进行了分析.研究结果表明:当在一定的外形尺寸下,取磁极数为18,槽数为16,槽深为15mm时其转矩最大为20N·m左右.另外,增加气隙长度会降低联轴器的转矩;在一定的范围内,转矩随着磁极数、从动盘的槽数、槽深的增大先增大后减小,且槽数不能与磁极数相等;转矩随着主动转速先增大后减小,其变化曲线类似于电机的机械特性曲线,可为选择相应的电机转速和磁力联轴器调速提供依据.     

基于二维有限元法的感应电机T型等效电路参数的分析与计算

感应电机等效电路参数的准确计算对电机的性能预测和精确控制有重要意义。该文对大型高压笼型感应电机建立有限元模型,利用二维时谐场计算结果求解多转差下转子电阻折算值。分析定转子齿顶漏磁链路径,判断是否改变定转子气隙材料属性,在不同转差下,采用冻结磁导率求解定子槽漏感和齿顶漏感以及转子槽漏感折算值。利用等效电路参数以及节点电流方程、回路电压方程求解相应等效励磁电阻和励磁电感。最后,根据等效电路参数得到转矩随转差的变化曲线,并与有限元转矩随转差变化曲线对比,同时将计算所得转子铜耗和电磁转矩与有限元结果及负载试验数据对比,验证了文中求取等效电路参数方法的正确性,为异步电机等效电路建模提供了参考。     

自起动永磁电机最小转矩的时步有限元计算

考虑到起动过程中饱和、谐波及随转速变化的挤流效应等因素对转矩曲线的影响,研究如何从瞬态转矩曲线获取最小转矩数值.首先采用场-路-运动耦合的时步有限元方法得到起动过程的瞬态转矩转速曲线,为了从所获得的转矩随时间以及随转速变化呈现出急剧波动的曲线获得最小转矩的数值,提出了新的数据处理方法,使用该方法经过一次计算即可得最小转...     

调磁式异步磁力联轴器Halbach阵列结构磁路有限元分析

为提升调磁式异步磁力联轴器的传动性能,将Halbach永磁阵列应用于该类磁力联轴器中。利用Ansoft有限元软件对其进行仿真,得到了对应不同永磁阵列的联轴器磁感应强度分布云图、磁力线分布图及输出转矩随时间的变化曲线。研究结果表明,当采用Halbach阵列时,磁力联轴器的主磁路外转子不需要轭铁,可减小机构的转动惯量;相比传统阵列,Halbach阵列可明显提高联轴器的输出转矩。相比采用传统阵列磁体的联轴器,对应90°、60°、45°Halbach阵列的联轴器可使输出转矩分别提高34.1%、52.3%、56.8%。     

笼型转子磁力耦合器调速特性

设计了一种基于异步电机笼型转子的调速型异步磁力耦合器(SRAMC),推导出其转矩与转差率关系式,并据此分析了SRAMC起动特性、拐点特性及同步特性的运行机理。建立了SRAMC有限元仿真模型,得到了转矩与转速曲线、转矩与转差率关系及相应的调速特性曲线。通过分析所建模型及上述曲线,得到了SRAMC起动及额定转矩与气隙磁密、永磁体极距及其耦合长度的平方成正比,且其最大转矩与内转子笼条电阻无关等结论。另外,SRAMC具有较为优异的调速特性,将其应用于离心式负载时,可获得较好的节能收益。     

仪表用小型步进电机零位标定方法

介绍了仪表用小型步进电机零位标定的几种主要方法。通过比较传感器法、专用芯片法和直接归零法,指出不同方法的优、缺点及适用范围。针对恒速不变转矩归零法和加速递减转矩法的不足,提出了一种恒速递减转矩归零方法。实验表明：该法归零可靠,定位准确,归零过程平稳。     

反推滑模控制在电磁耦合调速型风电机组中的应用研究

针对电磁耦合调速型风电机组的风能跟踪中存在的跟踪效果较差的问题,提出了一种基于反推滑模控制的最大风能跟踪控制算法。依据风力机运行特性和电磁耦合器的工作原理建立了电磁耦合调速型调速型风电机组的数学模型,阐述了在该风电机组中最优转矩控制的具体应用方法,并获得参考转矩。最后依据反推滑模控制原理设计分别应用于最大风能跟踪区恒转速区的转矩滑模反推控制器和转速滑模反推控制器,验证了系统的稳定性。与转矩反推控制和传统最优转矩控制相比,该方法能够快速准确地跟踪风速的变化,以最佳叶尖速比运行,更好地实现最大风能跟踪的目标。     

一种GIS用无转角损失的联轴节

老式分相式GIS隔离开关和接地开关的相间传动连接用轴销与轴套形式会出现转角损失,新型的联轴节采用面与面接触传递扭矩和其他措施,实现传动无转角损失,既灵活又可调三相同期性。     

永磁转子偏转式三自由度电机磁场和转矩特性的计算与分析

永磁转子多自由度电机可实现输出轴的多自由度运动,简化电机机械系统的结构,提高传动系统的响应速度和定位精度,是国内外电机领域的一个研究热点。该文提出了一种蝶形永磁转子偏转式三自由度电机,基于有限元法建立了该电机的三维有限元模型,对电机转子磁场的分布进行了计算和分析,并与解析模型的计算结果进行了对比验证。在此基础上,计算并分析了该电机的自转转矩和偏转转矩,并与鼓形永磁转子偏转式三自由度电机的磁场和转矩进行对比分析,结果表明蝶形永磁转子偏转式三自由度电机可增大气隙磁通密度和自转转矩的幅值,有效改善和提高偏转转矩的幅值,并增加偏转运动的范围。最后,对样机进行了测试,并将实验结果与有限元及解析模型的计算结果进行了对比验证。     

双电机五桥臂逆变器模型预测同步控制

以五桥臂逆变器为控制对象,提出了一种基于模型预测控制策略的双永磁同步电机同步控制策略,与传统算法相比,新算法在价值函数中加入了转矩同步策略,保证了两电机输出功率的均衡,同时将交叉耦合控制思想引入到两电机五桥臂逆变器控制系统的速度外环控制器中,提高了两台电机在参数不匹配情况下的转速同步性能.仿真分析表明,相比传统控制策略,新算法能够在保持模型预测控制算法较高的转矩响应速度的前提下,有效的提高两电机系统转速、转矩的同步性能,具有一定的应用价值.     

Permanent magnet synchronous motors using primarily reluctance torque

Permanent magnet synchronous motors (PMSMs) are widely used in many applications as high‐performance variable‐speed drives. In traction drives, such as those used for electric vehicles or for the compressor drives of air conditioners, a wide constant‐power speed range and high‐efficiency operation are desired. The aim of this paper is to develop a high‐performance PMSM that offers high‐efficiency performance in the high‐speed region, including light‐load conditions, as well as a wide constant‐power speed range. Simulations show that the proposed interior PMSM, which produces chiefly reluctance torque and in which the permanent magnet flux assists torque production, is capable of meeting the above performance requirements. A prototype PMSM is designed in accordance with this new design concept and several drive tests are carried out. The saliency ratio of the prototype IPMSM is about 5, and, as a result, reluctance torque is the principal torque component, representing more than 70% of total torque. The prototype IPMSM can attain a constant‐power speed range of up to 5:1 with high‐efficiency drive in the high‐speed, constant‐power region. The proposed IPMSM is suitable for variable‐speed drives requiring high‐speed, constant‐power operation. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 134(3): 60–68, 2001     

Speed control system and design of resonant system with disturbance observer

In industrial motor drive systems such as industrial plants and industrial robots, a torsional vibration often is generated because of the elastic elements in torque transmission. This vibration makes it difficult to achieve quick responses of speed and may result in damage to the plant. Such systems simply are modeled as a two mass system. The shaft torque feedback system with the disturbance observer, which is called “resonance ratio control,” is proposed to suppress the vibration for the two-mass system. In this paper, the design of controller gains in the shaft torque feedback system is examined considering not only the control performance such as the vibration suppression and dynamic responses, but also the robust stability against the noise and the model uncertainties. This paper shows the validity of the control system and the examinations by several experiments.     

基于PIC18F458单片机的转矩转速测量仪

本文介绍了一种新型转矩转速测量仪器，该仪器使用PIC18F458单片机对电磁式转矩传感器的输出信号进行处理，实现对转矩转速的测量。重点描述了该仪器的电路结构和工作原理，给出了软件程序流程和样机的实验结果。实践证明该仪器具有结构简单、性能稳定、抗干扰能力强、精度高等特点。     

Induction motor drives for domestic appliances

The three-phase induction motor has been adopted for the drive described in this article. The target performance of the drive is based on the requirements for a commercial front-loading washing machine, with a load capacity of 11 lbs., which has an inner drum size of 460 mm. The production washing machine uses a universal motor drive, fed with AC from a phase-controlled triac. The motor rotates the drum through a belt drive, and the pulley ratio is 15:1. The aim is to design the induction motor drive to meet the torque speed needs. The base speed range is 1:14.5 for a wash speed of 55 r/min and a spin speed of 800 r/min. Increased spin speeds are desirable, requiring an extended speed range. Also, a slower “gentle wash” speed may be used. By applying variable frequency, variable voltage with slip control these requirements can be met by a high-speed induction motor operating with a suitable pulley ratio. The experimental drive comprises a high-speed three-phase induction motor fed by an inverter