LUBRICATION FILM FORMATION MECHANISM OF SLIPPER PAIRS IN LOW SPEED HIGH TORQUE HYDRAULIC MOTORS

Pressure-flow analytical formulas of lubrication film of slipper pairs on camshaft connecting rod type low speed high torque （LSHT） hydraulic motors are put forward. The bottom surface of slipper pairs is rectangle, and the effect of squeeze flow and pressure differential flow is considered. The dynamic process of lubrication film formation through squeezing is numerically studied by computer simulation. Effects of supply pressure, initial lubrication film thickness, velocity damping coefficient, loading impact and gravity, etc are studied. Advantages of novel slipper pairs with large oil cavity area are pointed out.

Single Phase Induction Motor Drive with Restrained Speed and Torque Ripples Using Neural Network Predictive Controller

In industrial drives, electric motors are extensively utilized to impart motion control and induction motors are the most familiar drive at present due to its extensive performance characteristic similar with that of DC drives. Precise control of drives is the main attribute in industries to optimize the performance and to increase its production rate. In motion control, the major considerations are the torque and speed ripples. Design of controllers has become increasingly complex to such systems for better management of energy and raw materials to attain optimal performance. Meager parameter appraisal results are unsuitable, leading to unstable operation. The rapid intensification of digital computer revolutionizes to practice precise control and allows implementation of advanced control strategy to extremely multifaceted systems. To solve complex control problems, model predictive control is an authoritative scheme, which exploits an explicit model of the process to be controlled. This paper presents a predictive control strategy by a neural network predictive controller based single phase induction motor drive to minimize the speed and torque ripples. The proposed method exhibits better performance than the conventional controller and validity of the proposed method is verified by the simulation results using MATLAB software.

低载波比下基于状态反馈和大林算法的永磁同步电机高性能电流控制策略

受到功率器件开关频率的限制,高速永磁同步电机驱动系统通常需要低载波比运行,此时系统延时相对很大,对电流环设计要求很高。常规在连续域设计的复矢量PI控制器由于离散化实现存在误差,dq轴解耦不完全,而且扰动传递函数包含电机自身低阻尼比极点,使系统抗干扰能力差,尤其是负基波频率附近的扰动。因此,文中提出状态反馈大林控制算法。首先,利用延时环节电压进行反馈来使系统完全解耦;然后,通过输出电流反馈提升系统阻尼来抑制扰动;最后,对解耦且阻尼后的系统设计大林控制器来提升稳定裕度。实验结果表明,相较于复矢量PI控制器,所提出的状态反馈大林控制器dq轴解耦性能好,电流超调小,系统振荡小,且抗扰能力显著提升。

集中绕组模块组合式定子结构对低速大功率永磁电机性能影响

针对集中绕组模块组合式定子结构对低速大功率直驱永磁同步电机性能的影响进行研究。首先介绍了模块化定子的分块规则和分块数。基于绕组函数法推导了单个定子单元模块在不同拆分方式下的绕组函数和电感表达式。基于有限元仿真先分析了仅绕组分块对电机性能影响;然后分析了冲片和绕组都分块对电机性能影响。通过对比空载和负载性能,总结出各种定子模块化拆分方案的优缺点,为大功率低速直驱永磁同步电机的模块化设计与制造建立了基础。

汽车高速驱动电机轴承高低温试验机

新能源电动汽车驱动电机轴承的性能及寿命是用户和轴承生产厂家非常重视的问题,驱动电机轴承出厂前需进行一系列相关检测。为满足轴承出厂前的检验要求,研制出一台驱动电机轴承试验机,主要由试验主体、试验台架、加载系统、驱动系统、高低温环境发生系统以及电气测控系统组成。通过6206深沟球轴承的装机试验,试验过程中试验机整体运转平稳,各测量参数显示正常,试验后轴承的各项尺寸精度指标满足产品设计要求。

基于转子极性判断优化的脉振高频电压注入法

在永磁同步电机零速和低速运行时,采用脉振高频注入法能够准确估计转子位置信息。针对脉振高频注入法无法实现转子极性判断,而传统极性判断方法存在响应时间长、采样和实施过程复杂以及极性误判等问题。文中提出了一种基于正负电压脉冲注入的电机转子极性判断方法。该方法给电机注入正负电压脉冲,并根据对应脉冲的响应电流峰值判断转子极性。脉振高频注入法将转子位置估计值和极性判断结果相结合,可得到准确的转子初始位置。文中通过Simulink仿真验证算法的有效性。仿真结果表明,所提转子极性判断方法能够简化采样方式和算法复杂性,降低判断转子极性的响应时间,使脉振高频注入法能够准确和快速地估计转子初始位置。

大功率低速直驱电机电磁特性对比分析

针对大功率低速直驱电机,对其电磁特性进行对比研究,以设计的一台36槽30极极槽数相近的大功率低速直驱电机为例,在空载和负载两种状态下,对比不同定子硅钢材料对该种电机的电磁特性及效率的影响。有限元分析表明,采用取向硅钢定子材料的大功率低速直驱永磁电机与常规硅钢定子材料的该种电机相比,电磁特性更优,空载时取向硅钢材料会削弱齿部饱和现象,负载时提高了电机的输出转矩,降低了电动势波形畸变率;降低了永磁体涡流损耗幅值,两部电机效率相差不大,为该类电机工程上实际生产提供参考。

掘锚机用电机驱动行走减速机设计

掘锚机行走机构需配置减速机来增大扭矩,合理地拟定行走减速机的传动方案是保证行走机构设计质量的基础。传统掘锚机的行走减速机采用液压马达驱动,由于掘锚机自重大、接地比压大,对于机重100 t左右整机所需的驱动力,使用效果并不好。为了增大行走部驱动力,使其具有良好的通过性能,阐述一种变频电机驱动的低速大扭矩行走减速机的设计。

秸秆双轴撕碎机的结构及应用

秸秆双轴撕碎机具有低转速、大扭矩的特点,可大幅降低扬尘、减少人工,设备运行稳定可靠;碎草合格率高,草片分丝帚化明显;设备使用液压驱动配备自动控制,性能可显著提高。

ZJ50DB型石油钻机直驱转盘驱动装置研制及应用

转盘驱动装置是石油钻机的核心部件之一。常规的转盘驱动装置是高速交流变频电机,其通过齿轮减速箱驱动转盘工作。文章研制的ZJ50DB型石油钻机直驱转盘采用低速大扭矩交流变频电机直接驱动转盘工作,取消了大型传动机构齿轮减速箱,简化了传动方式,减少了中间故障点,降低了维护保养成本,整体尺寸小,质量轻,方便拆装和运输。

超高速低载频比下永磁同步电机无差拍电流控制

基于数字控制的超高速电机驱动系统具有运行速域宽、载频比低的特性,采用传统无差拍控制已不能保证其电流环在高速区域的控制性能及稳定性。针对上述问题,通过在Z域构建超高速电机电流环复矢量等效模型,分析了低载频比下等效延迟项对无差拍控制系统稳定性的影响;推导了无差拍控制近似离散模型误差及参数失配误差解析式并对其定量分析。提出一种适用于超高速电机低载频比运行的改进型方法:一方面采用基于离散滑模观测器的电压前馈补偿方案,有效加强了系统抗模型误差和参数扰动的鲁棒性;另一方面将观测器控制函数与扰动量引入电流预测模型,并对时间延迟附加项修正补偿,有效消除了系统延迟的综合影响。最后,仿真和实验验证所提理论及方法的正确性。

低速大转矩永磁同步电机矢量控制研究

低速大转矩永磁同步电机调速系统在负载频变时存在动态响应慢的问题,本文分析了永磁同步电机数学模型、无传感器控制和自抗扰控制原理后,提出了一种基于滑模观测的自抗扰控制方法,并将其应用于矢量控制中,以提高永磁同步电机的运行性能。与传统滑模观测器相比,该方法的观测器是采用饱和函数sat作为开关函数,并引入锁相环得到转子位置估计值的方法,来减小估计误差。此外,再对滑模观测器的输出值进行动态跟踪与实时补偿来设计出适用于永磁电机的自我补偿型自抗扰控制器,并将该方法应用到永磁同步电机矢量控制系统中。仿真结果表明:采用自抗扰控制器的矢量控制系统具有更好的抗扰动能力和跟踪精度,电机满载启动时无超调,负载转矩突然变化时,系统能快速响应。

超高速电机模型预测控制的静差消除双闭环控制策略研究

三矢量模型预测控制不仅可实现交直轴电流的无差拍控制,还具有良好的稳态性能。但应用于高基频低载波比的超高速电机控制系统时,仍存在电流跟踪静差、计算量大等缺陷。文中首先对传统三矢量模型预测控制进行等效控制集优化,在不影响控制性能的情况下,能够大大降低算法复杂度。同时,为提高预测电流误差消除的快速性,提出一种电流预测静差消除双闭环控制策略。设计自适应加权数据选择器,交直轴电流预测误差经自适应加权数据选择器后,通过调节器对逆变器模型角度进行补偿,从而形成内环;外环则由交直流预测电流跟踪误差反馈至电流给定值构成。在该双闭环控制系统中,内环实现了纯延时误差的全补偿,并优化非纯延时误差在交直轴上的分布;外环则能完全消除分布优化后的内环预测误差。仿真分析和实验结果证明了所提控制策略的可行性和有效性。

低速大扭矩永磁无刷直流电机矢量控制技术研究

面对传统农机动力源向电力转变的趋势,结合传统高速永磁无刷直流电机的控制策略,针对低速大扭矩永磁无刷直流电机的特点,本文在转速、电流双闭环的基础上采用矢量控制技术,通过仿真实验,与直接转矩控制在低速大扭矩永磁无刷直流电机的控制方面的性能进行对比,证明该策略对于低速大扭矩永磁无刷直流电机的控制能起到较好的效果,对于低速大扭矩永磁无刷直流电机的控制研究有一定的参考价值。

低速大转矩永磁电机弱磁特性计算分析

针对内置式低速大转矩永磁电机数学模型以及永磁电机弱磁控制策略,提出适合低速永磁电机弱磁设计的解析计算方法。结合变频器逆变电压和输出电流,分析反电动势、磁路结构、电感等参数与弱磁调速范围的关系。同时,研究分析空载反电动势的选取范围;不同磁路结构对电感、转矩和弱磁范围的影响;交轴磁路饱和对弱磁转矩的影响;定子电阻在弱磁高速段对输出功率的影响。在此基础上试制一台样机,进行了真机验证,证明了理论与计算分析的正确性。

曲轴摆缸式阀配流水液压马达工作特性研究

为解决盘配流和轴配流低速大扭矩水液压马达配流副存在的磨损和泄漏问题,提出一种新型阀配流结构的低速大扭矩水液压马达,柱塞配流通过配流凸轮控制配流阀的通断实现。研究柱塞运动学规律和马达输出扭矩形成,揭示配流阀推杆位移、阀芯通断、柱塞进回液间的对应关系,分析马达角排量波动随转角、结构设计参数K的变化规律,当结构设计参数K为0.13时,马达输出扭矩波动率为6.59%。在AMESim中建立了配流阀及单柱塞配流过程的仿真模型,分析配流阀的工作特性及单柱塞动态配流性能,工作中配流阀产生最大压降为0.08 MPa,进/回液配流阀无高低压串液。为验证阀配流结构在水液压马达中的工作性能,建立阀配流单柱塞试验台,并研究不同工况下的配流工作特性。试验结果表明,配流阀在马达转速0~60 r/min、压力0~21 MPa的工况下稳定配流,进液阀口压力在柱塞腔进回液转换时存在瞬间小幅压力波动,但对配流过程基本无影响,阀配流结构能够满足曲轴摆缸式马达柱塞的配流需求,为低速大扭矩水液压马达的配流提供了思路。

低速大扭矩液压马达的配流机构研究

在煤矿、食品和水下等应用中,低速大扭矩高水基液压马达具有高比功率和介质友好性的优点。但目前高水基液压马达仍保持液压油马达的配流结构不变,仅替换工作介质,将液压油替代为高水基乳化液。然而,传统配流盘结构使用弹簧力压紧,保证密封,但在低速、高压和高水基工况下,配流盘磨损严重,从而产生严重泄漏。针对高水基乳化液驱动系统,文中提出了一种由阀、轴承和五星轮组成的阀配流机构,马达的进排液过程通过配流阀控制,而配流阀的启闭由五星轮驱动控制;然后,对比分析了偏心轮、凸轮和五星轮配流机构的配流规律及优缺点,发现五星轮配流结构可减小顶杆应力集中并解决了顶杆自旋卡紧现象;最后,利用AMESim仿真验证了五星轮配流结构的优越性,还制备了样机并进行性能实验。结果表明:在不同转速(10~90r/min)和压力(5~21MPa)下,柱塞腔内的压力可迅速建立;与传统配流盘机构相比,21MPa、90r/min高水基工况下阀配流机构的泄漏量仅为0.15mL/min,显著提高了马达容积效率。

永磁/磁阻混合转子双定子低速大转矩同步电机冷却及热管理技术研究

低速大转矩同步电机(LSHTSM)在诸多领域有着广泛应用,针对现有低速大转矩永磁电机内部空间未得到充分利用,转矩密度较低且永磁体成本高、易发生高温退磁等问题,研究了一种永磁/磁阻混合转子双定子低速大转矩同步电机。首先,介绍了电机的拓扑结构及机械结构,针对电机结构复杂、温度难以快速准确计算问题,建立了电机精确热网络温度计算模型,详细推导了电机各特殊结构件之间的热阻数学模型,解析计算了电机各部件稳态温度,总结了电机温度分布特点。其次,针对电机结构特殊、散热困难问题,设计了一种双水冷方式的冷却系统,研究分析了冷却系统结构参数对电机冷却效果的影响,总结了特殊结构电机冷却系统设计原则。最后,分别采用有限元仿真与实验方法验证了所建立热网络温度计算模型的准确性以及冷却系统的有效性。

电磁式平衡头动环自锁特性分析与实验研究

针对电磁式平衡头动环结构整体设计过程中存在的自锁磁场与自锁力矩问题,对电磁式平衡头动环自锁特性进行了有限元仿真分析与实验研究。首先,根据磁路自锁原理,建立了由磁性齿盘、永磁体、配重盘3个零件构成的三维模型;然后,利用Ansoft-Maxwell平台,通过控制单一变量的方式,分析了永磁体对数对气隙磁密和自锁力矩大小的影响,研究了气隙对自锁力矩的影响;最后,基于扭矩传感器及LabVIEW软、硬件搭建了实验平台,通过增减垫片数量的方式,进行了自锁力矩气隙实验。研究结果表明:永磁体对数从8对增加到18对时,有效工作区最小磁通密度增加了103%;有限元分析结果与实验结果的差值在15%以内,且实验数值与有限元分析数值整体趋势一致,自锁力矩随气隙的增大逐渐减小;该实验结果证实了仿真结果的可靠性,为电磁平衡装置的整体分析与优化提供了依据。

融合能量熵编码和分类模型的牵引电机故障诊断

针对牵引电机故障特征不明显、识别定位困难等问题,提出一种融合能量熵编码与分类模型的故障特征量化诊断方法。结合故障机理特性,对故障严重程度进行建模,用微弱电流信号重构对故障敏感的电磁转矩信号,建立基于经验模态分解能量熵和故障属性知识编码的故障特征矩阵;为消除牵引电机故障样本少、非线性模式识别对精确诊断的影响,提出一种改进的灰狼优化算法(IGWO)对支持向量机分类SVM模型参数进行辨识,通过对多类故障准确识别率寻优实现对牵引电机状态预测。在高速列车牵引系统半实物仿真平台进行优化模型对比试验,通过对故障诊断指标分析可知,能量熵编码与IGWO-SVM融合方案可以很好地识别牵引电机故障。