水冷式永磁涡流制动装置的仿真与试验

为克服传统永磁涡流制动装置的制动性能热衰退问题,采用水冷散热的方法设计出一种新型永磁涡流制动装置。介绍两种永磁涡流制动装置的结构和工作原理,着重分析水冷式结构的冷却循环特点。为防止出现磁饱和现象,利用有限元法分析电磁场并给出装置的磁场分布图。利用磁路法分析装置静态吸力与磁铁厚度之间的关系曲线。通过拟合试验制动力矩与仿真静态吸力数据,得出制动力矩与吸力近似呈线性关系的结论。对两种装置温度场和制动力矩进行试验比较,给出试验曲线和仿真计算曲线,仿真数据与试验数据吻合较好。试验结果表明,采用水冷散热方式使永磁涡流制动装置保持较低的工作温度,持续工作时未发生制动力矩热衰退,装置的持续工作能力得到很大提高。

永磁涡流缓速器制动特性分析及试验研究

针对重载货车下坡制动负荷过大的问题,基于永磁涡流制动原理提出一种制动力矩可无级调节的永磁涡流缓速器,用于车辆辅助制动.通过有限元法对永磁盘和涡流盘吸力特性进行分析,设计了制动力矩调节机构.通过建立永磁涡流缓速器数值分析模型,应用有限元仿真软件JMAG-Designer分析了缓速器的电磁场分布,并得到了制动力矩与转速变化的关系.通过分析温度对涡流盘材料电磁特性的影响,采用数值模拟的方法得出了制动力矩随温度影响的变化规律.试制了Φ485 mm×255 mm永磁涡流缓速器样机,对不同气隙的数值仿真数据和试验数据进行对比,并对缓速器不同涡流盘材料时的制动特性进行了台架拖动试验.结果表明:低速时数值仿真和台架拖动试验数据吻合较好.永磁涡流缓速器持续制动特性试验表明,在82 s内涡流盘表层温度上升了158℃,制动力矩下降了34.8%.

车用永磁缓速器磁-热耦合建模与试验研究

针对重载货车制动负荷严重超限的问题,提出了一种基于永磁涡流制动原理的车用辅助制动装置—永磁缓速器,其制动力矩可无级调节。为解决永磁缓速器长时间制动产生高温导致的制动力矩衰退、永磁体失磁等问题,采用磁-热双向耦合方法,以涡流盘磁导率和电导率为物理场相互影响因子,建立了缓速器磁-热耦合物理场模型,研究了考虑温度影响的缓速器制动力矩特性,为缓速器优化设计提供理论支持。试制了不同涡流盘材料和散热结构的多个永磁缓速器样机,并进行了台架拖动试验。结果表明,采用磁-热双向耦合时的制动力矩仿真值和试验值吻合更好。

基于有限元法的永磁缓速器涡流场分析

为了提高缓速器气隙磁场和制动力矩计算精度,将矢量磁位法应用到永磁缓速器涡流场有限元计算中,并考虑转子磁导率的非线性以及涡流产生磁场对永磁体磁场削弱作用.应用电磁场有限元仿真软件,采用混合自动剖分技术,得到缓速器电磁场数值解.试验结果表明,静态工作间隙磁感应强度计算值与试验值误差在5%以下,永磁缓速器制动力矩数值计算值与试验值吻合较好.

永磁缓速器制动性能影响因素的数值模拟

针对车用永磁缓速器的设计参数优化问题,建立永磁缓速器的电磁场数学模型.应用有限元方法对缓速器的磁场和涡流场进行数值求解,详细讨论了转子的电导率、磁导率以及镀覆层对制动力矩的影响,并得出转子表面改性后缓速器制动功率公式.仿真结果表明:转子材料的电导率较小时,电导率与制动力矩基本成正比例关系,但随电导率进一步增大,制动力矩逐渐趋于饱和;转子相对磁导率对制动力矩的影响较小;高电导率且非磁性材料的转子产生的制动力矩远小于软磁材料;镀覆层能增加制动力矩的最大值,并使得制动力矩最大点向低速移动,但会导致高速时制动力矩更快地下降.

车用永磁缓速器永磁体高温失磁研究

作为汽车辅助制动装置的永磁缓速器在工作时产生大量的热能,使转子在较短的时间内出现较大的温升,直接影响缓速器内永磁体的工作性能,严重时会引起永磁体失磁。为分析永磁缓速器中钕铁硼永磁体高温失磁的问题,建立永磁缓速器的数学模型,确定有限元分析边界条件。通过求解涡流去磁场,得到转子涡流场和永磁体比磁导分布情况,结合永磁体不同温度下退磁曲线分析永磁体失磁。试验结果验证了数值分析的正确性,表明在风冷散热条件下,永磁缓速器持续工作超过15 min永磁体会发生严重失磁,降低永磁缓速器的制动性能。

线圈水冷式电涡流缓速器磁热分析与试验

我国山区卡车存在长时间下坡制动负荷大的问题,由于液力缓速器成本高和电涡流缓速器持续制动转矩热衰退严重,导致缓速器在卡车上推广缓慢.提出了一种线圈水冷式电涡流缓速器,将发热的缓速器定子和励磁线圈都设计为水冷结构,从而解决了电涡流缓速器长时间制动产生高温导致线圈励磁不稳定、制动转矩衰退等问题.采用电磁仿真的方法分析了缓速器装车前后的静态气隙磁通密度,计算了由于传动轴带来的漏磁磁通,并提出减少漏磁的方法,漏磁比例由21.2%降至3.4%.通过有限元法求解了缓速器定子和励磁线圈的温度场分布,并结合瞬态电磁场解出定子温度场、线圈温度场耦合下的缓速器制动转矩.针对18 t卡车试制了安装在后桥上的线圈水冷式电涡流缓速器样机并进行了台架试验与车载试验,台架试验结果表明缓速器转矩的试验值与仿真值吻合较好,误差在9.7%内,车辆满载试验时,最大减速度为0.61 m/s^(2).

面向电动客车的新型涡流缓速-制热系统研究

针对纯电动客车冬季取暖时续航里程大幅下降问题,提出一种制动能量高效利用新方法,设计了面向电动客车的新型涡流缓速-制热系统。通过机-电-磁集成制动系统制动稳定性和涡流缓速-制热机理等的研究,建立了该系统的制动控制策略,对涡流缓速器进行了仿真和台架试验,为提升电动客车的续驶里程和行驶安全提供了一种新思路。

基于ANSYS Workbench的倒装键合机钣金件模态分析与实验

钣金件是倒装芯片键合机上常用的蒙皮或连接部件,其质量轻、壁薄,常因电机或外部环境激励而产生振动和噪声,所以有必要研究其振动特性。为得到钣金件较真实的模态特性,采用了基于ANSYS Workbench的有限元计算模态分析与基于多普勒激光测振技术的试验模态分析相结合的研究方法,分析得到钣金件的前6阶固有频率与振型,并将计算与试验的结果进行对比和分析。得到钣金件准确的模态特性、薄弱环节及其影响因素,该试验为防止共振、改善整机质量性能及结构优化提供了参考依据。

电磁液冷缓速器制动性能

针对电涡流缓速器制动力矩热衰退严重的问题,提出了一种基于横向磁通的转子内嵌式电磁液冷缓速器,研究了其结构特点和工作原理,根据其涡流分布规律,利用电磁学原理推导出了缓速器制动力矩计算公式,得到了缓速器制动力矩与转子尺寸、凸极形状、定子材料、励磁电流及转子转速等参数之间的关系,并通过试验验证了制动力矩计算公式的正确性.最后对该电磁液冷缓速器进行了空损力矩试验和制动力矩热衰退试验.试验结果表明,该电磁液冷缓速器结构合理,功率密度高,持续制动热衰退小.

一种基于电涡流制动的航母阻拦索系统探索

针对目前阻拦机采用的液力制动器结构复杂、成本高昂问题,提出了一种采用电涡流制动原理的新型液冷式电涡流航母阻拦索系统。首先,介绍了该阻拦索系统的结构与工作原理,并分析了电涡流制动器的磁路;然后,采用有限元法对三维瞬态电磁场进行分析,得到制动性能曲线;最后,对样机进行了设计和分析。结果表明:新型航母阻拦索系统能使质量30 000kg的飞机在1.92s内从速度300km/h降到0,满足舰载机的着舰制动要求。

径向构造电液复合缓速器制动特性

为保证在长下坡工况时的安全行驶,重载车辆普遍安装液力缓速器或电涡流缓速器.液力缓速器(液缓)低速特性差,单独使用难以满足重载车辆在低车速下长坡时对辅助制动系统的需求,而电涡流缓速器(电缓)在高速时扭矩小,由此得出:电缓与液缓两者的制动性能具有互补的特点.结合液力制动及电涡流制动机理,将电缓与液缓一体化设计,获得了一种径向构造的电液复合缓速器(简称电液复合缓速器).该缓速器在低转速下主要依靠电涡流缓速部分制动,在高速时依靠电涡流缓速部分及液力缓速部分共同作用.对试制的样机进行台架试验,研究了电液复合缓速器的制动特性和控制方法.同时,建立车辆仅依靠缓速器制动的动力学模型,并根据试验结果建立了考虑响应时间的缓速器模型.通过对上述模型进行数值模拟,研究在相同空间内设计的电液复合缓速器、纯液缓和纯电缓的制动特性.研究发现车辆仅依靠电液复合缓速器进行制动,不但能够满足国标对车辆辅助制动系统的要求,还能够使制动时间最短.除此之外,可仅通过控制电涡流部分的制动扭矩实现车辆的恒速控制,从而简化车辆辅助制动系统的控制难度.

永磁电磁混合磁浮列车的永磁磁场仿真

磁浮列车的结构参数、磁场分布关系到磁体斥力、效率和可靠性,因此有必要对磁体的整体结构分布、磁极数、磁体厚度、气隙等参数及其构成的磁场进行深入研究。基于磁路设计的基本原理,本文采用MATLAB、ANSYS软件,探讨永磁悬浮电磁导向磁浮列车的磁场分布及其大小的影响因素,分别研究永磁场的二维平面分布和三维立体分布,通过磁场分析、建模,对其磁场进行数值计算。结果表明,采用本文数值仿真方法计算的气隙内磁感应强度及其磁力线分布,为最终确定磁浮列车的稳定悬浮间隙大小提供重要数据。

永磁缓速器磁头的磁路分析

设计一种独立磁头可控式永磁缓速器,分析这种永磁缓速器的工作原理。采用ANSOFT软件对独立磁头的磁路磁场进行分析,得到磁头结构尺寸与磁头对转子磁吸力的关系,并仿真优化各个参数,得到磁铁厚度、过渡磁轭厚度、磁轭间隙以及外壳磁轭厚度等参数与吸力之间的关系曲线。

面向重型履带车辆的新式电涡流-液力复合型缓速器研究

履带车辆要求其辅助制动系统响应快、全速段功率密度高,而现有的液力辅助制动技术难以满足需求。为解决这一问题,基于电涡流和液力缓速技术优点与缺点互补的特性,对电涡流缓速器和液力缓速器进行了集成设计,提出一种电涡流-液力复合型缓速器结构。对此结构应用数值模拟方法预测电涡流制动与液力制动的速度特性,研究该缓速器控制策略,得到最佳制动性能。结果表明,电涡流-液力复合型缓速器电涡流部分响应时间在0. 2 s以内、转速600 r/min以内主要依靠电涡流制动,转速600 r/min以上依靠电涡流与液力制动共同作用,在转速1 000 r/min工况下能够提供280 kW制动功率。

直叶片构造液力缓速器的设计与制动性能分析

针对传统液力缓速器的轴向倾斜叶片、封闭式循环圆、进出水口外流道等结构制造工艺复杂的问题,提出一种直叶片构造双循环圆液力缓速器的新结构,简化了制造工艺。通过建立数学模型,并运用计算流体动力学技术进行仿真求解,得到了缓速器的制动扭矩变化规律,最后通过台架试验进行了验证。结果表明:新型液力缓速器与传统液力缓速器的制动扭矩变化规律基本一致,在缓速器转速为1750 r/min时制动扭矩可达到1490 N·m,数值计算与试验制动扭矩的变化规律吻合较好,最大误差小于12%,证实了理论计算的可靠性,其制动性能基本能够满足车辆对制动扭矩、制动稳定性的要求。

带电涡流缓速车桥的铰接车辆制动稳定性研究

为解决铰接车辆主制动系统的制动力不足和制动稳定性差的问题,将液冷式电涡流缓速器与车桥融合设计,构建了一种电涡流缓速车桥,以避免重载挂车的制动出现“冲撞”和“折叠”现象。对电涡流缓速车桥进行了台架试验,对比分析了空载和满载时安装于牵引车和挂车上的缓速器的制动稳定性。结果表明:车辆在空载,尤其是满载时,安装在挂车上的电涡流缓速车桥比安装在牵引车上的缓速器更能使车辆有良好的制动稳定性和安全性。

能动型电磁液冷缓速器设计与试验

针对电涡流缓速器耗电量大和制动力矩热衰退严重的问题,基于涡流制动与电机再生制动原理,提出一种将液冷式电涡流缓速器与单相外转子磁阻电机结构相结合的新型能动型缓速器。建立了能动型缓速器的电磁场数学模型,数值模拟预测了其制动性能,优化了电机的开通、关断角,计算了下坡持续制动时电机能量回收时的功率,最后对该缓速器的空损力矩、制动力矩热衰退、发电性能和电动性能进行了台架试验,试验结果表明,在1 000 r/min时涡流制动力矩达到1 260 N·m,持续制动12 min,制动力矩仅下降15%,可满足重型货车的辅助制动需求;电机再生制动力矩随着转速的增大呈先增大后减小的趋势,在1 000 r/min时制动力矩达到最大;当车辆以35 km/h的速度下坡制动时,能量回收功率可达到94 kW。

电子专用设备模块化的工艺特点

分析了电子专用设备普及模块化设计及生产制造所面临的实际工艺问题,结合在电子专用设备研制过程中对实际工艺问题的分析和解决实例,总结出电子专用设备模块化工艺的应用经验和实际特点。

自励式电磁涡流联轴器调速性能研究

针对永磁涡流联轴器调速结构复杂的问题,结合自励发电和涡流传动技术,提出一种新型自励式电磁涡流联轴器结构。通过建立自励发电和电涡流传动两部分的电磁场有限元数值模型,研究了自励式电磁涡流联轴器的发电特性和传动特性。通过对转速差、导体层和气隙长度对传动力矩影响的分析可以看出:转速差较小时,导体层选择电导率高的材料可以得到较大的力矩;铜层厚度由1mm增大到9mm时,传动力矩先增大后减小,在铜层厚度为5mm时达到最大;传动力矩随气隙长度增大而减小。