机器人恒力干磨削的材料去除深度建模

在机器人末端安装被动柔顺装置进行恒力干磨削加工,材料去除深度较难控制。为确定合适的磨削用量控制材料去除深度,根据磨削理论和磨削力经验公式,建立关于法向压力、进给速度和主轴转速的材料去除深度模型,材料去除深度与磨削用量指数幂的乘积成正比。通过正交实验标定模型的未知参数,建立完整的材料去除深度模型;通过单变量实验分析材料去除深度与磨削用量的关系;通过多变量随机实验对材料去除深度模型进行验证。单变量实验和随机实验表明,材料去除深度与磨削用量指数幂的乘积成正比。在磨削加工精度允许范围内,可以根据材料去除深度模型确定磨削用量控制材料去除深度。

冰箱变频IPM控制器热沉传热分析与优化

针对冰箱应用中对电控系统变频板及主控板集成度和轻量化要求越来越高,带来的冰箱电控元器件如智能功率模块(IPM)散热恶化等问题,运用ICEPAK热仿真方法,对IPM模块热沉进行了优化设计。同时,对IPM热沉翅片方向、翅片间距、翅片表面处理方法等对智能功率模块温升的影响进行了数值研究。得到相对于垂直重力方向,翅片方向平行于重力方向时,散热效率提升9%;热沉平均温度随翅片间距的增大呈现先下降后升高的趋势,存在最优翅片间距;此外,相对于翅片表面突起工艺,翅片表面发黑处理对智能功率模块温度影响更大,散热效率提升16.6%。最后,对设计的最优翅片结构进行了实验验证,温度满足限制要求。设计得到的翅片热沉性能更优,重量更轻,具有更高热效率和经济效益。

混合定子铁心再制造电机三维温度场分析

针对混合定子铁心再制造电机的温度场计算问题,依据热传导及有限元理论方法,采用等效热网路法和有限元仿真法计算了再制造电机的三维温度场。分析了混合定子铁心磁密轴向分布情况,提出一种混合定子铁心铁耗的精确计算方法,计算得到混合定子不同材料段铁耗;建立了混合定子铁心再制造电机热网络模型,利用等效热网络法计算得到节点温度;计算了混合定子铁心轴向生热率,利用定子铁心按损耗分布加载的精确温度场仿真方法对再制造电机和原电机的温度场分布进行研究,得到了再制造电机的温度分布规律,并分析了原因。制造了混合定子铁心再制造电机样机并进行了温升实验,验证了计算结果的正确性。

混合定子铁心再制造电机应变数值仿真与转矩不平衡分析

提出将永磁电机的机壳、端盖、转子等零部件留用,定子铁心更换为由非晶合金叠片和硅钢叠片轴向混合叠压而成的混合定子铁心的永磁电机再制造方式。以一台混合定子铁心再制造电机为对象,分析了电机的空载气隙磁密轴向分布规律;计算了非晶合金定子和硅钢定子对应的径向力密度,应用电磁机械耦合模型对再制造电机应变进行数值分析;研究了再制造电机单位电磁转矩轴向分布规律,给出了再制造电机电磁转矩计算公式,发现了非晶合金定子和硅钢定子对应电磁转矩不相等引起的转矩不平衡现象,分析了转矩不平衡对转子铁心的影响。制作了再制造电机并进行了振动试验,试验结果证明了分析的正确性。

定转子材料组合方式对再制造电机性能影响

为节约资源和提升原电机性能,将非晶材料与硅钢材料组合应用于定转子铁心进行电机再制造。根据定转子材料不同组合方式提出3种再制造方案,基于Ansoft Maxwell分析了不同组合方式对再制造电机磁密、转矩及脉动、铁耗、效率和齿槽转矩等性能的影响,确定了最佳再制造方案,并基于近似叠加算法,采用分段设置定子斜槽削弱了齿槽转矩。与原电机相比,再制造电机铁耗降低51.73%,转矩提高1.43%,转矩脉动降低6.45%,效率提升0.75%,齿槽转矩优化后降低为原电机的19%,表明了再制造电机的优越性。

非晶合金转子铁心对再制造电机性能的影响

用铁基非晶合金转子铁心替换原电机中的硅钢转子铁心,基于有限元软件Ansoft分析了非晶转子铁心替换对电机性能的影响。与原电机相比,再制造电机的转矩提升了2.6%,效率提高了0.05%,齿槽转矩幅值大幅增加。采用定子斜槽削弱其齿槽转矩,当斜槽精确为一个齿距时,电机的齿槽转矩幅值为0.128 N·m,相比于未采用斜槽时的再制造电机减小了92.36%,相比于原电机减小了38.46%。

定子混合叠压再制造电机空载损耗计算与分析

为研究混合叠压再制造定子对定子磁密与损耗分布的影响,通过有限元仿真对比分析定子采用不同材料时,电机气隙与定子典型位置处磁密沿轴向的变化情况。建立混合叠压定子的磁密差值函数,基于两项式铁耗计算模型,利用差值函数对混合定子空载损耗进行计算。根据现有研究成果,通过不同频率下的损耗特性曲线得到非晶合金的损耗修正系数,对计算结果进行修正。制作样机并进行空载损耗实验,以验证计算结果的准确性。结果表明,与单一材料定子相比,混合材料定子中硅钢材料段对应气隙与定子各部位的磁密值增大,非晶材料段对应气隙与定子各部位的磁密值减小,磁密差值由材料分界面向各材料段中心位置逐渐减小,磁密分布具有一定的偏向性。在同样的经验系数修正下,通过差值函数计算所得结果更为精确,与实验测试结果相比,误差约为10.71%。

基于混合定子铁芯的车用再制造永磁电机性能研究

针对混合定子铁芯层数对再制造电机转矩和损耗性能的影响问题,对3层、5层和7层混合定子铁芯再制造电机进行了分析。给出了不同层数混合定子铁芯硅钢段和非晶段的损耗计算公式,研究了不同层数混合定子铁芯磁密轴向分布规律,分析了不同层数混合定子铁芯的损耗分布;计算了再制造电机单位电磁转矩和单位电磁转矩轴向分布曲线,分析了不同层数再制造电机转矩性能;选取3层混合定子铁芯制作了再制造电机样机,并进行了台架实验。实验结果表明:再制造电机损耗降低、转矩提升、效率提高,验证了再制造电机的可行性。

基于SABO优化VMD与K-means++的机器人磨削颤振识别

机器人由于低刚度特性导致加工中极易产生颤振,针对颤振特征频率提取与颤振识别问题,提出基于减法平均优化算法(SABO)对变分模态分解(VMD)中关键参数进行优化,筛选颤振敏感IMF分量并重组;根据颤振信号的频谱特性构建基于功率谱熵差(ΔPSE)的颤振识别指标,采用K-means++算法对不同颤振类型进行辨识。实验结构表明,所提出的SABO-VMD-K-means++方法可以准确识别机器人磨削加工颤振类型,为机器人磨削颤振监测提供一定的指导。

定子混合叠压再制造电机转矩优化分析

永磁同步电机铁心再制造研究较少,性能提升困难,寻求切实可行的铁心性能再制造提升方案具有重要意义。利用旧电机硅钢材料与新型非晶合金材料制成再制造混合叠压定子,分析再制造前后电机性能变化,提出转矩叠加优化方法并对转矩进行优化分析。混合叠压再制造后,电机损耗大幅降低,效率有所提升,转矩有所减小;再制造电机转矩随着定子齿宽、绕组匝数以及电流的增大而增大;通过参数化扫描与正交分析方法,对再制造电机进行基于定子槽型尺寸与电流变化的转矩与损耗综合优化分析,确立再制造电机转矩优化方案为电机定子齿宽减小0.8 mm,槽高增大1.2 mm,额定电流减小1.7 A;电机台架试验测试表明,与原电机相比,优化后再制造电机转矩基本不变,效率有所提升,验证了优化方案与仿真结果的有效性。混合叠压定子的研究为电机再制造研究及铁心性能提升方法研究提供了新的思路。