多层异构式复合材料飞轮的虚拟设计

随着电子计算机技术的不断发展，虚拟设计与虚拟制造在机械制造业中所起的作用不断加重。该文基于美国ANSYS有限元处理软件，对复合材料飞轮转子进行虚拟设计。复合材料飞轮转子在高速旋转时，由于惯性力的作用，会产生较大的径向应力和环向应力。若飞轮转子的形状参数、材料参数给定，则飞轮在工作时发生断裂破坏只取决于其工作转速的大小(不考虑环境因素及其它意外情况)。为了有效地避免飞轮转子因超过其极限转速而发生材料断裂破坏，本文通过利用ANSYS有限元处理软件的优化设计模块，对复合材料飞轮转子的极限转速做初步的预测，并给出飞轮转子在该极限转速下的应力分布情况，同时计算出此种结构的飞轮储能系统的最大储能量。     

某磁浮飞轮转子系统有限元分析

为更好地分析计算磁浮飞轮转子系统的动力学特性,对其进行有限元仿真.基于已有的磁浮轴承控制律,根据相关参数计算出转子系统平衡位置处的线性化位移刚度,建立弹性支撑的磁浮飞轮转子有限元模型,用ANSYS对转子进行模态分析,研究支撑刚度和离心应力对转子系统模态和频率的影响.结果可为磁浮飞轮的信号测试和模态控制提供参考.     

基础影响下车载飞轮电池动态性能的联合仿真分析

以车载飞轮电池为研究对象,利用ADAMS软件建立了飞轮转子与等效基础的机械模型,并利用MATLAB软件建立了相应的不完全微分PID控制器模型.通过联合仿真分析了基础的加速、减速、转弯和爬坡运动,以及因路面不平整引起的基础纵向振动、横向振动和俯仰振动对高速飞轮转子系统动态性能的影响.仿真结果表明,基础的不同运动状态均会对高速飞轮转子的稳定运行产生显著影响,仿真分析结果可对车载飞轮电池的设计提供有益参考.     

不同转子结构无刷双馈电动机的仿真研究

阐述了无刷双馈电动机的工作原理和不同转子结构特点,采用Ansoft软件对磁障、笼型、凸极、凸极加导条4种不同转子结构的无刷双馈电动机进行了建模仿真,通过二维瞬态电磁场有限元计算出了不同转子结构无刷双馈电动机的磁力线分布及气隙磁场谐波的频谱图,揭示了不同转子结构对无刷双馈电动机磁场调制效果的影响,得出磁障转子无刷双馈电动机对磁场的调制效果最好、笼型转子无刷双馈电动机对磁场的调制效果最差的结论,为深入研究无刷双馈电动机转子结构的优化设计奠定了基础。     

隐极无刷双馈电动机的研究

针对无刷双馈电动机的转子磁场转换效率决定了其工作效率的问题,提出了一种隐极无刷双馈电动机隐极转子结构的优化设计方案。对作用较小的隐极转子进行优化设计,即将它们的槽型更改为半开口槽,不断改变它们的长宽比;利用有限元软件ANSYS分析不同长宽比转子结构的隐极无刷双馈电动机,获得其功率绕组励磁与控制绕组励磁分布;利用Matlab软件分解转子磁动势,获得转子磁动势的谐波含量,从而确定最有效谐波含量。实验结果表明,在设定隐极转子的长宽比分别为10、13、15、17、20的情况下,隐极无刷电动机在15倍长宽比转子结构时的能量转换效果最好。     

基于PXIe的磁悬浮飞轮数字控制平台设计

分析了磁悬浮飞轮的控制策略的基本需求,基于PXIe技术,构建了磁悬浮飞轮的监控平台。介绍了监控平台的软硬件组成,在此基础上分析飞轮转子的数控平台的搭建过程。设计了数据采集程序,验证了监控系统的实时性,对数字控制平台的功能进行了简单的介绍。     

基于PXle的磁悬浮飞轮数字控制平台设计

分析了磁悬浮飞轮的控制策略的基本需求,基于PXle技术,构建了磁悬浮飞轮的监控平台.介绍了监控平台的软硬件组成,在此基础上分析飞轮转子的数控平台的搭建过程.设计了数据采集程序,验证了监控系统的实时性,对数字控制平台的功能进行了简单的介绍.     

磁悬浮储能飞轮振动状态监测研究

针对磁悬浮储能飞轮系统的不平衡振动会影响转子稳定运转和系统正常工作的问题,对其扰动原因进行研究。通过建立含有转子不平衡量的广义干扰方程和磁悬浮飞轮动力学方程,对不平衡振动中的同频、倍频及模态分量进行理论分析。设计并实现了一套基于Lab VIEW-DAQ的磁悬浮飞轮振动状态监测系统,完成对储能飞轮振动信号的实时采集、处理和显示,实现了飞轮的振动状态监测,并对一台300 k W储能飞轮进行试验验证。针对储能飞轮工作的强电环境引起的信号噪声,对原始信号进行小波阈值消噪处理。对消噪后的振动信号进行频域分析,获取某一转速下飞轮的振动频谱图和不同转速下飞轮振动信号的三维瀑布图。试验结果表明,该飞轮振动频谱中存在稳定的飞轮旋转频率成分及其倍频分量。该系统操作简单,通用性强,具有一定的市场前景和应用价值。     

基于ANSYS的永磁同步电动机隔磁桥结构改进设计

应用有限元软件ANSYS Workbench对200kW永磁同步电动机转子冲片隔磁桥进行了刚强度仿真计算,根据计算结果对初始设计结构进行了改进:在转子铁心混合式磁路结构的径向磁路中增加了1组宽度为1.5mm的隔磁桥,并在此基础上进一步优化了转子铁心与转轴之间的配合公差。仿真结果表明,该改进结构明显改善了转子冲片隔磁桥应力分布状况,提高了永磁同步电动机运行可靠性,为永磁同步电动机的转子冲片提供了设计依据。     

基于AN SYS的永磁电机的气隙磁场分析

采用三维有限元方法对永磁电机的气隙磁场进行分析.计算了不同结构材料和采用不同气隙长度时,电机气隙磁场的分布,给出了气隙和转子的磁场分布图.实验结果证明了分析结果的正确性,由此,提高了永磁电机的设计准确度.     

磁轴承变饱和柔性变结构控制

采用磁轴承取代传统机械轴承,可消除飞轮储能装置机械摩擦,提高转子临界转速.针对磁轴承控制系统响应快、运行稳定的要求,设计了一种变饱和柔性变结构控制器.根据磁轴承的基本结构与悬浮力模型,建立了系统的状态方程;通过有限元仿真,分析了磁轴承耦合性,确定了系统基本控制方案;将柔性变结构和变饱和项结合,当系统存在较大偏差时只通过线性控制器调节,在中等偏差时通过线性控制器和变饱和状态控制器一起调节,在小偏差时由线性控制器和变饱和状态控制器转变的线性控制器一起调节.仿真与实验结果表明,变饱和柔性变结构控制满足实时控制的要求,磁轴承控制系统具有较快的响应速度和较高的运行稳定性.     

直驱式风电机组发电机转子支架强度分析

为实现某直驱式风电机组发电机转子支架的强度设计要求,应用有限元软件和疲劳分析软件,研究有限元方法在极限强度和疲劳强度分析中的应用.基于HyperMesh建立直驱式发电机有限元模型,采用MSC Nastran计算分析转子支架的极限强度.在极限强度不满足强度设计要求的情况下,对转子支架的结构进行优化.基于疲劳分析软件,计算分析转子支架的疲劳损伤.最终得到优化后的转子支架设计满足强度设计要求.     

磁轴承动静不平衡扰动影响及其控制策略

磁轴承系统是磁悬浮飞轮储能系统的核心部件之一.由于加工精度以及设备安装精度等因素的影响,使得转子在转动过程几何轴与惯性轴不重合、磁场中心与质心不重合、位移传感器中心与质心不重合,使得磁轴承系统支撑的转子在旋转时会产生不平衡振动,影响转子的运行特征和稳定性.飞轮储能装置的转子由磁轴承控制,要抑制振动的关键就在于磁轴承控制器的设计.首先对磁轴承进行数学建模,随后对振动的产生和影响进行了数学分析,在分析的基础上提出了一种自适应迭代补偿的控制方法,随后通过仿真验证了上述方法对振动有一定的抑制作用.     

实心转子感应电动机高速运转性能分析

分析了实心转子感应电动机的磁路及M-S曲线;采用Ansoft有限元软件对电动机变频启动的动态过程进行仿真,得到了空载启动的磁场分布、定转子电流、启动转矩等动态数据;测试了电动机在高频高速状态下的性能,论证了实心转子感应电动机高速运行的可行性。     

飞轮电池在离网型风力发电系统中的应用

针对目前风力发电系统中储能装置(蓄电池)寿命短、充放电效率低的问题,提出采用飞轮电池作为储能装置的方案,分析了飞轮电池的d-q模型及其充放电控制策略。在飞轮电池充电控制过程中,采用基于转子磁场定向的矢量控制策略;在放电控制过程中,采用以直流母线电压为控制对象的控制策略。仿真结果表明,采用飞轮电池作为离网型风力发电系统的能量缓冲装置,能够有效稳定离网型风力发电系统的直流母线电压,提高其电能质量和稳定性。     

Halbach电机的基本原理及其有限元辅助设计

Halbach电机是一种新型的永磁电机，其特殊永磁体结构不仅可以增加气隙磁通，而且还可以削弱转子轭部磁通密度．这样不仅可以提高电机的功率密度，而且还可以降低电机的体积和成本。文中利用有限元对Halbach电机设计进行了深入研究。     

基于Simulink的飞轮电池充放电控制设计与建模

飞轮电池是一种人们日益关注的新型机电电池,它实现能量转换的关键是依靠高效的"充电"和"放电"过程.本文设计了基于id=0控制策略的飞轮电池充放电电力电子控制系统,并在Matlab中建立了相应完整的充电/放电仿真控制模型.仿真结果表明,飞轮转子"充电"过程快速、稳定,具有良好的动态特性;"放电"过程转速稳定下降,输出电压达到期望效果,电压环跟踪可靠.从而证明了所设计的控制系统能够有效控制飞轮电池实现能量的双向转换.     

航空发动机风扇转子试验器动力学特性研究

以某型航空发动机风扇转子为参考,在结构相似和动力学特性相似约束条件下开展了风扇转子试验器的设计与动力学特性研究工作.利用转子动力学有限元分析技术研究了各参数对风扇转子试验器模态的影响,结合其动力学相似设计的一般流程,得到了通过调整风扇转子试验器参数实现试验器动力学特性控制的一般方法,给出了风扇转子动力学试验器的具体设计参数.     

履带车辆扭杆弹簧有限元模型与优化

扭杆弹簧是车辆悬挂(架)装置中常用的弹性元件。该文利用有限元方法对扭杆弹簧进行了建模，给出了扭杆弹簧的结构应力分布规律，在此基础上，对原结构存在的问题，提出了改进方案并进行了有限元的优化计算分析。分析结果表明，所提出的改进结构优于原结构，其研究结果对扭杆弹簧的优化设计具有指导意义。     

基于变步长LMS方法的磁悬浮飞轮振动抑制

针对磁悬浮飞轮转子位移传感器扰动引起的多频谐波振动,提出一种基于最小均方差（LMS）的变步长算法实现谐波振动的有效抑制.建立模型对磁悬浮轴承转子的位移刚度系数kh和电流刚度系数ki片进行辨识,以位移传感器扰动引起的八倍频噪声为抑制目标,在自适应LMS算法抑制电流扰动基础上,改进一种随转子位移信号频率变化而变化的变步长因子实现自动平衡,利用广义根轨迹分析了引入补偿后系统的闭环稳定性.仿真结果表明所提出的方法能够有效实现对八倍频振动的抑制.