电磁主动悬架作动器稳定性分析及特性试验

针对电磁主动悬架作动器波动比大和输出精度低的缺点,设计了一种12槽10极分数槽结构电磁直线作动器。建立有限元模型,通过反电动势对比和力特性试验验证了模型的正确性。考虑齿槽力和边端力对作动器波动力的影响,提出了一种计算最佳槽口宽度和改进定子边端弧度的方法,并对作动器的工作效率随电流激励变化规律进行分析。结果表明:当槽口宽度为4.3mm时,推力波动最小等于43.7N;当边端弧度为60°时,定位力波动最小为9.5N,推力波动比最小等于4.8%;工作效率随三相电流频率的增大而提高,随电流的增大而降低。电磁主动悬架作动器工作特性试验证明:随着悬架运行速度的提高,应逐渐增加作动器输入电流和电流频率。     

基于多目标粒子群算法的电磁主动悬架作动器优化

针对电磁主动悬架直线式作动器电磁力波动对悬架系统影响问题,建立作动器磁场解析模型,以总谐波畸变量(Total harmonic distortion,THD)作为电动势(Electromotive force,EMF)中谐波含量的评价指标,对影响电磁力输出的EMF进行谐波分析,在此基础上,建立考虑悬架电磁力波动特性的悬架系统模型,分析了车辆动力学响应特性。其次,采用多目标粒子群智能优化算法,以“大EMF幅值”和“小THD”值作为目标,对作动器结构参数进行多目标优化,并利用模糊集合理论对优化后的Pareto最优解集进行选优。仿真结果表明,作动器电磁力波动下降了53.8%,有效电磁力提升了8.5%,基本消除了电磁力波动对悬架系统的影响。最后,对作动器样件进行测试,结果显示：作动器绕组EMF中含有3次、2次、4次和5次谐波分量,且THD值达到了5.6%,电磁力波动为7.8 N,试验结果验证了对电磁力波动分析及优化的有效性。     

切向永磁同步电机空载感应电动势谐波削弱分析

针对切向永磁同步电机空载感应电动势谐波含量高会增加杂散损耗的问题,提出一种优化定子槽参数和转子极面偏心设计相结合的方法,以改善空载感应电动势波形.推导出切向永磁电机空载谐波感应电动势表达式,分析并确定了影响空载感应电动势谐波的关键结构参数,以降低空载感应电动势畸变率为优化目标,采用有限元法分析定子槽口宽度、定子槽高度和转子极面偏心距三个参数对电机空载感应电动势各奇次谐波和波形畸变率的影响规律,获得了最优参数.结果表明,优化后的电机能有效削弱空载感应电动势谐波、降低波形畸变率,同时提高气隙磁密、减小齿槽转矩,提升电机整体性能.     

主动座椅悬架电磁作动器仿真研究

用ANSYS建立了电磁作动器的三维静态磁场仿真模型.仿真研究了电磁作动器的磁场分布规律,以及电磁铁铁芯直径d、铁芯长度l、电磁线圈匝数N、电磁线圈电流I、工作气隙δ等参数对衔铁所受电磁力的影响.仿真结果表明,电磁作动器磁场基本呈对称分布,磁力线集中在铁芯和衔铁中.衔铁所受电磁力随d,N,I,的增大而增大,随l,δ的增大而减小.     

直线电机式悬架作动器性能分析及参数优化

针对现有悬架作动器输出力小、效率较低、响应速度慢等不足,设计出了一种精度高、输出力大、响应迅速的直线电机式悬架作动器。利用有限元软件Ansoft分析了悬架作动器的电磁场分布情况;结合该有限元模型制作了悬架作动器样机,并对其进行了力学特性试验,验证了模型的正确性;同时,研究了齿槽开口系数大小对作动器性能的影响,获得了作动器输入电压、运行速度、最大拉伸长度与电磁力之间的关系曲线,分析了输入激励对作动器响应特性的影响规律。结果表明:作动器齿槽开口系数应控制在0.25~0.75之间;电磁力随着输入电压的升高而增大,随着运行速度的增加而减小,最大拉伸长度不宜超过35 cm,输入电压的增加会降低作动器响应速度。     

斜动子与塔形定子构成的单驱双动超声电机

针对两相超声电机对模态频率一致性要求高及单相超声电机难于实现双向运动等问题,提出了一种单相驱动双向运动斜动子塔形直线超声电机。动子相对于塔形定子倾斜安装,利用塔形定子的面内对称模态或面内弯曲模态为工作模态,通过切换工作模态改变定子驱动足运动轨迹相对于动子的倾斜方向,实现动子正、反向运动。在分析电机工作原理及设计原则的基础上,推导了电机运行的导轨倾角适用范围,对设计制作的原理样机进行了模态实验和机械特性测试。实验表明,在导轨倾斜角为35°,激励电压为500 V,预压为力4.5 N的条件下,面内对称振动模态工作时的最大空载速度为79 mm/s,最大输出力为0.5 N;面内弯曲模态工作时的最大空载速度为756 mm/s,最大输出力为0.8 N。     

U型无铁心永磁直线电机样机设计与研究

设计了一种在大行程精密定位台中运用到的U型无铁心永磁直线电机。在分析该电机定子磁路和动子绕组的设计特点的基础上,采用Maxwell 2D Transient求解器模块,对电机磁路特性和电机在空载与负载两种工况下主要特性进行分析,得到了电机空载反电动势、电机磁链、定位力特性和电磁推力。通过对电机进行理论和有限元分析,在此基础上设计制造了试验样机,避免了传统设计方法的盲目性、高成本、周期长的弱点。     

比例电磁式主动吸振器的设计方法研究

以电磁铁为作动器,开展了电磁式主动吸振器设计方法的研究。对主动吸振器电磁作动器进行了设计研究,针对基于E型电磁作动器的主动吸振器具有非对称驱动力的问题,设计了一种具有盘形磁极面的比例电磁作动器。采用有限元和试验验证的方法,对电磁作动器在不同磁极面结构参数组合下的电磁力进行了正交仿真计算和验证,以在一定的动铁心位移范围内电磁力波动最小为目标,获得了最优组合的磁极面结构参数。对主动吸振器动质量的动态位移进行了计算分析,并基于主动吸振器的工作频带和目标驱动力,设计了动铁心的静平衡位置。计算了主动吸振器设计刚度值,并分析了刚度参数对吸振器电磁力特性的影响。最后,结合理论计算和试验验证的方法,分析了比例电磁式主动吸振器近似对称的驱动力特性。     

定子分段式永磁直线同步电机速度波动抑制方法研究

为了解决定子分段式永磁直线同步电机(PMLSM)存在的因磁阻效应、负载阻力、摩擦力、参数摄动以及动子进出定子时耦合面积变化所造成的控制性能下降的难题,根据动子和定子的耦合状态,提出一种在完全耦合阶段和动子退出定子阶段的分段式控制方法。首先,在动子与定子完全耦合阶段采用改进滑模控制器减小推力波动导致的速度波动,再通过加入扰动观测器降低滑模切换项所带来的抖振现象;在动子退出定子阶段,建立相关电磁参数与动子位置的函数关系,实时补偿由耦合面积变化引起的动子失速,使动子速度在退出时接近给定值。仿真及实验结果表明动定子完全耦合过程中的速度稳态误差为0.005 m/s,收敛时间为0.3 s,动子退出定子阶段的速度波动不超过0.04 m/s,满足定子分段式PMLSM用于长行程自动运输系统对平稳性及快速性的需求。     

飞轮储能系统中高速电机转子的分析设计

为解决表贴式永磁电机在高速场合下运行的问题,针对高速发电/电动机的转子设计,对转子强度与转子涡流损耗两个问题进行了研究,对一台应用于飞轮储能系统中80 kW表贴式高速永磁无刷直流电机,使用解析法研究了过盈量、保护套筒厚度与转子机械性能之间的关系,开展了定子槽口宽度、气隙长度、护套厚度等参数对转子涡流损耗的影响,得出了减小定子槽口宽度、增加气隙长度、减小护套厚度可以降低涡流损耗的结论。在保证强度的前提下,进行正交分析,得出了一套可以降低转子损耗,提高材料利用率的优化的定转子方案。使用有限元法对方案进行了验证。研究结果表明,该转子设计合理可靠,可以满足设计要求。     

船用异步电动机电磁振动有限元分析

针对船用YH系列异步电动机电磁振动问题,在分析了电动机电磁振动的源头是径向电磁力波的基础上,介绍了有限元计算径向电磁力波的基本原理,利用有限元仿真分析软件对比分析了不同槽配合、不同转子槽形、不同气隙长度的径向电磁力波各次谐波幅值,从而找出了各个电磁参数与船用异步电动机电磁振动的关系,首次提出了低振动低噪声交流异步电动机电机电磁设计准则。     

不同端面结构电磁开关的电磁力分析

针对“汽车起动机电磁开关的端面结构不同”问题,在了解电磁开关基本原理的基础上,利用ANSYS有限元软件,比较分析了平顶型结构和锥顶型结构电磁开关的性能特点,并选择合适的端面结构和不同的结构尺寸变化进行了进一步分析。计算了平顶型铁心倒角长度和锥顶型铁心锥角的结构参数对电磁力的影响。实验结果验证了不同端面结构电磁开关的吸力特性,该结果对电磁开关设计具有指导意义。     

高推力永磁直线同步电动机电磁结构研究

介绍高推力永磁同步直线电动机的原理和特点,指出端部效应和齿槽效应会产生定位力及其波动,提出具有段间 移位的分段式轮换对称初级绕组和铁芯的电磁结构设计方案,分析该方案对端部效应和齿槽效应的消弱作用。分析结 果表明,该方案可以有效改善高推力永磁同步直线电动机的推力平稳性。     

g<1永磁直线同步电动机齿槽力波动的径向基神经网络预估器

永磁直线同步电动机(Permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)齿槽力是影响电动机性能的主要因素之一,特别是在高精度,低速情况下,问题尤为突出。根据q<1分数槽绕组PMLSM结构,采用有限元法计算齿槽力的影响,建立以径向基神经网络为基础的PMLSM齿槽力预估器,其学习算法首先采用快速模糊C均值算法(Accelerated fuzzy C-means,AFCM)对数据进行聚类,选取基函数传播因子,再由最小正交平方算法(Orthogonal least squares learning algorithm,OLSA)选取中心矢量,该预估器与带动量的BP网络(Back propagation neural net- work,BPNN)预估器相比较表明,能够在加快网络学习速度的前提下,保证精度,缩小网络规模,提高网络分类能力。试验结果表明,采用q<1分数槽绕组PMLSM能够有效地减小齿槽力的影响。预估器的建立,能够在设计阶段对PMLSM齿槽结构参数进行有效地预估,使得电动机在满足推力波动指标条件下,实现快速敏捷设计,提高PMLSM的整体设计水平。     

盘式永磁电机的分数槽绕组齿槽转矩分析

由齿槽转矩造成的推力波动是影响盘式永磁电机运行性能的一个重要因素.为削弱齿槽转矩,采用基于能量法和傅里叶分解的解析分析方法推导出了齿槽转矩解析表达式,在此基础上研究了分数槽绕组对齿槽转矩的削弱作用,结合定子槽口宽度对齿槽转矩的影响,提出了减少盘式永磁电机齿槽转矩的优化方案,并利用有限元法对此优化方案进行了仿真分析和验证.研究结果证明,采用分数槽绕组和槽口优化相结合的方法能有效地削弱盘式电机的齿槽转矩.     

新型复合式电磁直线执行器的多模式协调控制

针对常规动圈式电磁直线执行器存在的力密度不高、缺乏端部无源自保持能力等不足,提出了一种新型复合式电磁直线执行器。根据其结构特点建立数学理论模型,分析了具有高驱动能力的协同驱动模式和具有低能耗特点的单独驱动模式,结合逆系统与前馈+PI反馈算法设计了多模式协调控制器。利用MATLAB/Simulink建立仿真模型,并搭建了样机试验平台,通过仿真与试验验证了协调控制方法的有效性。结果表明：不同驱动模式下执行器动态特性良好,位移控制误差小于±0.02 mm,具备端部无源自保持力229.3 N;协同驱动模式下驱动力可达574.9 N,开启过渡时间为4.8 ms,单独驱动下开启过渡时间为6.9 ms。     

基于ANSYS的电磁轴承特性分析系统

介绍基于ANSYS的电磁轴承磁悬浮力的分析系统 ,分析了磁性材料的非线性特性以及各种电磁轴承结构参数的影响 ,并举例对向心和推力电磁轴承特性的系统分解解与传统解析解进行了比较 ,结果表明 ,利用该分析系统可以方便地对电磁轴承进行优化设计     

汽车ABS电磁阀空载响应测试与分析

汽车ABS电磁阀的响应时间是影响防抱制动系统控制精度的一个重要因素,对电磁阀的空载响应测试是检测其是否合格的一个重要环节.论文利用电流曲线的理论依据设计了针对汽车ABS电磁阀空载响应时间进行测试的电路,并利用该电路对增压电磁阀和减压电磁阀分别进行了测试,测试出两种电磁阀的空载响应时间分别为2.365ms和2.135ms,并对测试结果进行了分析.测试结论说明利用电流曲线的理论依据所建立的电磁阀空载响应测试电路是有效的,可为类似产品的设计及测试提供参考和借鉴.     

A novel design of active accelerator pedal using linear electromagnetic actuator

This paper describes a novel design of an active accelerator pedal(AAP) using a linear electromagnetic actuator that transfers warning messages recognized by the automobile from the sensors to the driver. In an emergency driving situation, the electromagnetic actuator creates additional pedal forces such as active pedal force and vibration force. In a passive situation however, the actuator does not produce additional force. In the past, a system with a rotary actuator was developed for AAP but was found to have critical drawbacks such as inaccurate movement by backlash and torque occurrence due to the high gear ratio. This research, therefore, aims to solve these drawbacks and maximize car safety by optimizing the electromagnetic linear actuator. Finite element analysis is performed to analyze the coupled system of electric, magnetic, and mechanical subsystems, and to characterize the dynamic performance of the proposed actuator system. A novel design of the AAP system with the optimized electromagnetic linear actuator is developed. The dynamic characteristics of the AAP system are simulated by a 3D dynamic analysis software program. Satisfactory results were obtained. Finally, the test result and the simulation result of the AAP system are compared.