齿轮联轴器不对中转子系统的稳态振动特征分析

对不对中齿轮联轴器连接的轴承－转子系统进行了动力学分析，讨论了齿轮联轴器不对中力的组成。理论分析表明，齿轮联轴器的不对中而产生的作用力是联轴器内齿套的惯性力和联轴器内阻尼共同作用的结果，转子系统的稳态响应振幅与齿轮联轴器的不对中量、内阻尼、转子的转速和齿轮联轴器的结构参数有关。数值模拟结果显示在弯曲振动中转子系统会产生工频的2，4，6，8，…等偶数倍频分量，而在扭转振动中会产生工频的1，3，5，7，…等奇数倍频分量，并且这些倍频分量在齿轮联轴器附近处表现得非常明显。     

轴向磁化永磁微电机磁场分析及设计方法研究

在轴向磁化永磁电机设计中,为研究尺寸效应对其性能的影响,采用有限元方法对这种双转子电机的磁场进行了仿真计算,得出了轴向磁化永磁电机转子的气隙磁密波形分布。分析了转子外形尺寸、充磁极数、磁体厚度和气隙长度对气隙磁密的影响,即随着气隙长度的增加,充磁极数多的其气隙磁密幅值的减小幅度大于充磁极数少的;随着磁体厚度的增加,气隙磁密为一上升曲线,当磁体厚度达到某一点时,气隙磁密幅值基本为一常数;减小转子直径时,随着磁体厚度的降低,平均半径处气隙磁密幅值的减小幅度越来越不明显,但为不使气隙磁密波形变形严重,永磁转子径向长度需至少大于1.5 mm。磁场分析结果可对该类电机微小型化过程中的设计起指导作用。对计算结果做了理论分析,并将计算结果和实验结果进行了比较,计算值和实测值基本一致。     

实心转子制动电机在起重机运行机构中的应用

通过对鼠笼形转子异表电动机和实心转子异步电动机的机械特性的分析,阐述了笼形转子电机起动时出现“冲击”现象的原因和实心转子电机实现“缓起动”的原理,并对该种电机的现场运行情况作一简单介绍。     

轴向磁化永磁微电机的磁场分析及定子线圈制作工艺

为研究尺寸效应对轴向磁化永磁电机性能的影响,采用有限元方法对这种双转子电机的磁场进行了仿真计算,得出了轴向磁化永磁电机转子的气隙磁密波形分布.分析了转子外形尺寸、充磁极数、磁体厚度和气隙长度对气隙磁密的影响,即随着气隙长度的增加,充磁极数多的转子产生的气隙磁密幅值的减小幅度大于充磁极数少的;随着磁体厚度的增加,气隙磁密为一上升曲线,当磁体厚度达到某一点时,气隙磁密幅值基本为一常数;减小转子直径时,随着磁体厚度的降低,平均半径处气隙磁密幅值的减小幅度越来越不明显,但为不使气隙磁密波形变形严重,永磁转子径向长度需至少大于1.5 mm.对高深宽比微结构的制作工艺进行了研究,最终采用深刻蚀成型电铸工艺制作出了直径10 mm微电机在硅片上的平面定子线圈.并将直径20 mm电机的一系列转矩计算结果和实验测得结果进行了比较,计算值和实测值基本一致.分析方法和结果可对该类电机微小型化过程中的设计起指导作用.     

磁力轴承转子系统的力耦合和力矩耦合分析

为减轻或消除磁力轴承转子系统中存在的力耦合和力矩耦合,针对八极径向磁力轴承,在不考虑时间因数的情况下,以转子与定子的偏心为变量,分析和计算了电磁力的分布,推导了径向磁力轴承沿周向任意点处电磁力的表达式,提出了磁力轴承转子系统力耦合和力矩耦合概念,并推导出交叉耦合系数计算公式。计算结果表明：力耦合和力矩耦合总是存在的,结构设计无法解决,只有采用控制补偿的方法才能减少或消除这两种耦合。     

EPS永磁无刷直流电动机齿槽转矩抑制方法

文章建立了快速分析永磁无刷直流电动机齿槽转矩的数学模型,分析了多种抑制齿槽转矩的方法,并提出了一种有效降低永磁无刷直流电动机齿槽转矩的全新转子结构,给出了齿槽转矩的计算波形,比较了直槽直极和分瓣斜极两种转子结构下齿槽转矩的大小,验证了这种方法的有效性。     

Design method and magnetic field analysis of axial-magnetized permanent magnet micromotor

To investigate the impact of size on its performance in designing an axial-magnetized permanent magnet micromotor, the finite element method is adopted to simulate the magnetic field of the dual rotor motor, and the flux density wave form distributed in the airgap is obtained. The influence of the external dimensions, pole numbers and magnet thicknesses of the rotor, and the airgap distances on the flux density, are analyzed and analytical results are given. With the increase of the airgap distance, the flux density under more poles reduces more quickly than under fewer poles. With the increase of the magnet thickness, the flux density is a rising curve, and after the magnet thickness attains a certain point, the flux density is almost a constant. While reducing the diameter of the rotor, the decrease of the flux density slows down as magnet thickness is reduced. To avoid having a seriously distorted waveform, the distance between inner and outer radii of the rotor must be larger than 1.5 millimeter. Results of the magnetic field analysis can guide a microminiaturization of the motor. Moreover, the results are analyzed theoretically and the simulated values are almost consistent with the experimental values. __________ Translated from Optics and Precision Engineering, 2006, 14(1): 83–88 [译自: 光学精密工程]     

挤压式磁流变液阻尼器--转子系统的动力学特性与控制

用磁流变液代替常规挤压油膜阻尼器的润滑油,可制成阻尼特性受磁场控制的挤压油膜阻尼器,用于转子系统的振动控制。依据Bingham模型推导了磁流变液挤压油膜的雷诺方程及其解的表达式,给出了油膜流速、压力分布、油膜反力和阻尼器内磁拉力等的计算公式;以磁流变液阻尼器—刚性转子系统为例,理论分析了挤压油膜的力学特性和转子系统的不平衡响应特性;设计和制造了一种用于转子振动控制的挤压式磁流变液阻尼器;试验研究了支承在该阻尼器上的单盘偏置柔性转子系统的不平衡响应特性和控制方法。研究表明,磁拉力可降低一阶临界转速和临界振幅;油膜反力可降低转子系统在无阻尼临界转速处的振幅,并使一阶有阻尼临界转速增大;通过开关控制能使阻尼器具有最佳的减振效果,使转子振幅在全转速区达到最小。     

剪切型磁流变脂阻尼器转子系统的动力特性

为了解决磁流变流体沉淀给磁流变流体装置动力特性带来的影响,提出一类流变特性也可以随外加磁场发生显著变化的磁流变脂,基于剪切工作原理设计用于旋转机械转子系统的剪切型磁流变脂阻尼器及单盘悬臂转子系统,通过试验详细地研究剪切型磁流变脂阻尼器对转子系统动力特性的可控性、剪切型磁流变脂阻尼器抑制转子系统振动的有效性,以及剪切型磁流变脂阻尼器对转子系统的振动进行主动控制的适用性,并考察了剪切型磁流变脂阻尼器－转子系统的动力特性在长时间内的重复性。结果表明,利用一个低压电磁线圈产生的磁场就可以控制剪切型磁流变脂阻尼器－转子系统的动力特性,在合适的磁场条件下剪切型磁流变脂阻尼器能够极大地抑制转子系统的振动,剪切型磁流变脂阻尼器－转子系统的动力特性在较长的时间内具有良好的重复性,剪切型磁流变脂阻尼器适合作为转子系统振动的主动控制元件。     

径向电涡流阻尼器对柔性转子系统振动的控制

为了抑制转子系统的振动和研发高性能的转子系统振动主动控制执行元件,基于电涡流原理提出了一种新型的转子系统径向电涡流阻尼器,在一个带有双盘的柔性转子系统上详细地测量了不同磁场强度条件下径向电涡流阻尼器支撑的转子系统在非旋转状态下的传递函数、在恒定转速下的运动轨道以及在慢加速运行过程中的不平衡响应曲线,并进行了利用径向电涡流阻尼器对转子系统的振动进行分段和比例控制的有效性试验。结果表明了这种新型的径向电涡流阻尼器不仅具有结构简单、无需流体介质、无机械接触等特点,而且其动力特性还容易控制,在设计合理的条件下能够显著地减小转子系统的振动,是一种被动和主动兼备具有良好发展和应用前景的转子系统阻尼结构。     

时变磁场下径向电涡流阻尼器的动力特性

为了研究时变磁场和导体运动的组合效应对非旋转型径向电涡流阻尼器动力特性的影响,在一个径向电涡流阻尼器柔性转子系统上测量不同正弦激励磁场强度和频率条件下转子系统在恒速运行时的运动轨道以及在慢加速运动过程中的不平衡响应。结果说明正弦激励磁场的频率对径向电涡流阻尼器的动力特性有着显著的影响。随着正弦激励磁场频率的增大,径向电涡流阻尼器的减振能力迅速减小。对于给定的正弦激励磁场强度,存在着一个能够影响阻尼器特性的最大正弦激励磁场频率;而对于给定的正弦激励磁场频率,存在着一个能够影响阻尼器特性的最低正弦激励磁场强度。只要正弦激励磁场的频率小于最大正弦激励磁场频率或者正弦激励磁场的强度大于最低正弦激励磁场强度,径向电涡流阻尼器的特性同样可以用正弦激励磁场来控制,否则正弦激励磁场对径向电涡流阻尼器的特性几乎没有影响。按照转子动力学的观点,非时变磁场控制的径向电涡流阻尼器的动力特性优于时变磁场控制时的动力特性。     

磁力搅拌设备中无刷直流电机控制系统的设计与仿真

针对磁力搅拌设备,设计了一套无刷直流电机H桥驱动电路;建立了无刷直流电机的数学模型,分析了专家PID的控制原理和优点;在Matlab环境下,设计了实际系统的专家PID控制器;最后,将系统的运行数据上传至上位机,并对实际运行情况进行了分析。分析表明,控制系统设计较合理,对无刷直流电机的设计和应用具有一定的参考价值。     

节能空调用无刷直流电机的无位置传感器控制方法

介绍了节能空调用无刷直流电机的原理及数学模型,提出了基于符号检测的反电动势过零点检测方法,设计了基于dsPIC的无位置传感器控制系统,并给出了节能空调用无刷直流电机控制系统软、硬件结构及实现方法。     

磁悬浮转子振动主动控制综述

利用磁悬浮系统的可控性,应用于转子的振动控制,将会进一步提高转子的旋转精度.本文阐述了磁悬浮系统控制转子振动的研究现状,磁悬浮系统的结构,工作原理及磁悬浮系统的优点.并且分析了将磁悬浮系统应用于控制转子振动的两种方法,指出现在这两种方法的缺点.并介绍了点磁悬浮动力吸振器的优点.在文章的最后提出了研究这种系统所要面临的问题.     

储能飞轮转子轴承系统动力学设计与试验研究

飞轮储能系统通过飞轮升速和降速来实现电能储存和释放,研究飞轮转子轴承系统固有频率预计、临界转速设计、动平衡等动力学问题。采用永磁轴承与螺旋槽动压轴承的混合支承方式,建立储能飞轮强度、动力学和充放电特性试验研究装置,进行了动平衡、阻尼支承调整、飞轮储能系统损耗和发电量测试等试验,试验飞轮达到设计转速42.0 kr/min,总储能497 W·h,从42.0 kr/min降速到13.8 kr/min,可用放电能达到290 W·h。     

平行不对中转子系统的非线性动力学行为

在几个基本假设如刚性转子、轴承各向同性等条件下,考虑转子的不对中和圆盘的不平衡等因素后,建立平行不对中转子系统的动力学模型。首先通过一个坐标变换消除不对中转子间的约束关系,然后根据Lagrange方程推导系统的运动微分方程,分析表明不对中转子系统是一个具有自激振动特征的强非线性系统。最后采用Runge-Kutta法进行数值积分,分析不对中转子系统的非线性动力学行为。数值结果发现,当系统参数变化时,转子系统的轴心轨迹时而表现为周期运动,时而又呈现出准周期特性。当系统作准周期运动时,转子的稳态横向振动中明显存在着多个频率成分,其中包含转子转速的同频以及多种组合频率。     

电磁轴承及其系统设计方法

电磁轴承是磁悬浮原理在机械领域中的一个应用实例,其工作机理是依靠电磁力使转子非接触地“支承”于轴承体内,有运动阻力小、无接触摩擦和磨损、功耗低以及寿命长等优点。国外在这方面已有成熟的产品应用于生产实际。介绍了电磁轴承及其系统设计的特点、系统控制器的设计方法、刚性转子系统的设计方法和柔性转子系统的动力学设计方法,并提供了几个实际设计的数据和部分试验结果。     

基于双绕组无刷电机的冗余控制系统设计

文章以双绕组无刷电机为研究对象,对其特点进行了分析,并建立这种结构形式电机的数学模型。采用两套独立的DSP控制器,对双绕组无刷电机控制系统进行设计,给出了控制系统仲裁器的硬件设计方案以及系统输出同步性控制方法,并分析了系统的可靠性。文章最后对所设计的控制系统进行了实验测试,结果表明系统的工作方式撤换灵活,具有较高的可靠性和良好的工作性能。     

转子临界转速的机械导纳综合分析法

将转子分为若干段，化成由若干个子系统组成的振动系统，推导出了子系统机械导纳合成的计算公式，根据这些公式即可对子系统进行综合，求出振动系统总的机械导纳。计算各频率下系统的机械导纳值，画出导纳一频率曲线，根据曲线的峰值点，即可得到振动系统的固有频率及转子的临界转速     

带弹性环保护轴承的动力学特性

提出在传统保护轴承外圈加弹性环来提高其在主动磁悬浮轴承(Active magnetic bearing,AMB)系统中的工作性能。为完善转子跌落仿真模型,得到AMB失效前转子准确的运动状态,理论推导得到AMB的支撑动刚度曲线,进而基于有限元分析方法得到转子在其支撑下的模态,并与试验结果进行对比,验证所得刚度曲线的正确性。在刚性转子理论基础上,建立转子在AMB系统中的动力学模型。基于Hertz接触理论,分别建立AMB失效后转子与保护轴承内圈之间的碰撞模型和保护轴承的实时动刚度模型。根据所建立的模型,对不同弹性环支撑刚度阻尼在不同初始转速下跌落后的动力学响应进行仿真计算,并与无弹性环状态下跌落结果进行对比。仿真分析结果表明,选用合适的弹性环有利于降低转子跌落后的振动幅值和碰撞力。分别在不同初始状态下进行跌落试验研究,试验结果与理论分析结果基本相符。