基于流固耦合方法的真空泵用屏蔽电机冷却系统分析

针对罗茨真空泵驱动电机在特殊环境下运行温升过高而导致电机烧毁的问题,通过流固耦合法综合选择合适的冷却系统,以保证电机的有效散热。以5 kW电机为研究对象,通过有限元法建立周向螺旋水路和轴向折返水路的电机仿真模型。基于流固耦合传热理论,分析电机内冷却介质的流动状态和电机温度分布,利用计算流体动力学(CFD)和温度场从流速、进出水口压差、电机鼠笼和绕组的温度分布等方面综合比较并选择更合适的冷却水路结构和尺寸配置。最后,对相应样机进行温升试验。试验数据与仿真数据吻合较好,从而验证了冷却系统设计的合理性以及仿真分析的准确性,为产品批量生产提供了科学依据。     

化工泵用新型复合鼠笼结构屏蔽电机驱动性能及多物理场分析

化工泵用屏蔽电机是化工泵的主要动力源,具有运行可靠、无介质泄漏等优点,因而对其运行性能及多物理场分布情况进行分析十分重要。设计了一种用于化工泵用屏蔽电机的新型复合鼠笼结构,通过商业场路耦合时步有限元软件确定电机尺寸,并对其驱动性能进行了分析。基于流固耦合思路,对比分析了新型复合鼠笼结构以及常规纯铜鼠笼电机的三维温度场分布和应力场分布,通过试验和解析计算,验证了所设计的化工泵用屏蔽电机新型复合鼠笼结构及电机方案的合理性和可行性。在基本确保力能指标的前提下,其起动转矩倍数提高了2.6%,起动电流倍数减小了2.2%,绕组端部温度降低了3.18℃,电机质量和成本均有所降低。     

新型膨胀螺栓锚固下空心砖的应力场分析

针对专用于空心、酥松、软质和易碎墙体材料的新型膨胀螺栓锚固能力可靠性问题，采用试验和有限元模拟的方法，分别计算了不同位置、不同拉力值下膨胀螺栓的锚固力和空心砖的应力.试验与有限元软件分析结果表明：虽然膨胀螺栓的极限锚固力在不同的位置上有所不同，但均能达到并略超过标准所规定的设计值，从而验证了能形成“自螺母效应”的专用膨胀螺栓在空心砖中应用的可靠性，解除了社会各界对多孔砖锚固可靠性的疑虑，有利于该技术的广泛应用与推广.     

基于变权重免疫克隆选择算法的新型力矩电机多目标优化设计

针对传统的电机设计方法工作量大、数据处理繁琐和设计偏差大的不足,提出了新型力矩电机的优化设计方法。该方法利用APDL语言对电机进行参数化建模并进行有限元分析,在此基础上以Matlab为平台同Ansys实现数据连通,将目标"角度-转矩"曲线分解为多个基于差值二次方的目标函数,建立了基于聚合函数的新型力矩电机多目标优化模型。通过分析各个目标函数的权重,同时根据所得曲线中各部分拟合的难易程度,确定变权重机制,与免疫克隆选择算法(ICSA)相结合,提出了变权重免疫克隆选择算法(VW-ICSA),用VW-ICSA对上述模型进行求解,对该电机的参数进行优化。仿真结果表明,优化的结果更符合设计的要求,人工处理数据的工作量大大减少。     

基于多物理场耦合的高压SF6断路器混沌电弧模型

以高压SF6断路器电弧数学模型为基础,利用二维傅里叶级数的收敛性质,将模型中的涡量变量、温度变量作为混沌特征量,根据边界条件进行二维傅里叶级数展开,得到了描述高压SF6断路器电弧的混沌特性方程,得到反映混沌特征的Lyapunov指数图、时间历程图,以此表征高压SF6断路器电弧存在混沌特性。为进一步反映高压SF6断路器灭弧室内电场、磁场、气流场间的耦合作用,引入麦克斯韦电磁方程和电流密度方程,对SF6断路器电弧的不稳定性进行分析,得到SF6断路器电弧三阶常系数非线性微分方程。通过改变方程中的SF6断路器电弧参数值,系统呈现出混沌行为。     

两种相空间重构方法在重构无刷直流电动机动力系统上的对比

采用经典相空间重构方法与小波相空间重构方法,分别对不同种类的时域信号进行重构分析。从数学算例上证明了小波相空间重构方法对于区分单周期、多周期、混沌信号具有经典相空间重构方法所不具有的优势。针对深海机器人用无刷直流电动机系统的不同状态进行重构的仿真分析,证明了小波相空间重构方法在实际工程问题上的有效性。     

高性能自起动钕铁硼永磁同步电动机

在同步电动机中采用了高性能钕铁硼永磁材料后,其效率和功率因数比异步电动机有较大提高,但是也给这种电机的设计计算、起动性能以及电机的结构工艺等方面带来新的问题。本文在研制这种电机的基础上对上述问题进行了探讨,并介绍了一种新型转子结构,提出了解决起动难题而采取的一些措施。     

状态反馈精确线性化永磁同步电动机转速控制

对采用微分几何方法设计永磁同步电机转速控制器的可行性进行了研究.从永磁同步电机的数学模型出发,运用微分几何理论,讨论了控制永磁同步电机转速的理论基础,给出了永磁同步电机可以进行精确线性化和输出函数可以取电机转速的条件;在此基础上设计了状态反馈控制器,研究了这种控制器的动态响应特性和抗干扰能力.将这种控制器与同一数学模型下PI控制器进行了控制结果的仿真对比,结果表明,利用微分几何理论设计控制器对永磁同步电机模型进行控制是完全可行的,且有更高的控制精确度和稳态特性,动态性能得到明显改善.     

永磁电机混沌现象分析及最小能量控制策略

研究了永磁同步电机的稳定条件和发生混沌的机理,并根据分析找出了从电机本体方面避免产生混沌的策略。首先采用将电机模型系统分解成若干线性子系统,其相互连接却又是非线性的方法来对系统进行了分析,讨论了系统稳定的条件。其次指出了用最小能量法控制混沌和混沌反控制策略。最后给出了参数变化时电机所经历的不同阶段以及发生混沌和稳定时电机参数的边界曲线。     

降耗节能单相永磁同步电动机的研制

针对单相永磁同步电动机起动困难和运行时功率因数低的问题,计算和分析了起动过程中电磁转矩、转差率与起动电容之间的关系,获得使得起动转矩值最大的电容值,以缩短起动时间;通过调节补偿电容来调控电机功率因数,从而降低运行电流实现节能.仿真和样机实验表明,正确选择起动电容值可以提高电机自起动性能,实时调节补偿电容值可以获得明显的节能效果.研究工作和结论对开发高起动性能的高效单相永磁同步电动机有参考价值.