Molecular Dynamic Study of Pull-In Instability of Nano-Switches

Capacitive nano-switches have been of great interest as replacements for conventional semiconductor switches. Accurate determination of the pull-in voltage is critical in the design process. In the present investigation, pull-in instability of nano-switches made of two parallel plates subjected to electrostatic force is studied. For this purpose, two parallel rectangular nanoplates with opposite charges are modeled based on molecular dynamics (MD) technique. Different initial gaps between nanoplates and its effect on pull-in phenomena are studied in addition to taking different values of geometrical and physical parameters into account to evaluate pull-in voltages. Here molecular dynamic simulations as an atomic interaction approach are employed for modeling of nano-switches in order to study pull-in instability considering atomic interaction and surface tension. Boundary conditions and also the van der Waals force are considered as important parameters to investigate their effects on pull-in voltage values.

小型电动汽车信号器外壳注射模设计

介绍了电动汽车信号器外壳的注射模设计。塑件成型材料选用科思创PC 2456,采用两板模进行成型。浇注系统中,使用2个扇形冷浇口对模腔进行浇注。塑件注塑工艺参数选定为,喷嘴出口料温为230~250℃;注射速度为200 mm/s;模具温度为80℃;注射时间为1~5 s,注射压力为80~100 MPa;保压时间为5~10 s,保压压力为40~60 MPa;背压为2~4 MPa;冷却时间为10~15 s。模具中,针对塑件外壁、内壁的脱模困难,设置了5个斜导柱滑块机构、1个3次抽芯复合机构、1个中抽式内收先抽芯滑块机构、3个斜顶机构、6个推管机构及多根顶针用于塑件的脱模。其中,3次抽芯复合滑块机构中,3个抽芯滑块组合在一起,先通过第一次开模驱动2个滑块联动抽芯,再通过第二次开模驱动3个滑块同步抽芯和移动,较为妥善地解决了塑件侧槽需二次抽芯脱模难题。模具机构选用恰当,紧凑合理,动作达标;与其它设计方案相比,制造成本约降低减少13%,工作效率约提高5%。

考虑部件振动特性的电炉异步电机电气控制方法

异步电机的驱动系统在运行过程中呈现出高度非线性、强耦合和多变量等特点,转子磁链电压及电流参数难以确定,使得控制误差及稳定性较差。为此,提出考虑部件振动特性的电炉异步电机电气控制方法。通过对电炉异步电机径向磁拉力的分析,了解电炉异步电机部件振动的特性,基于部件振动特性,了解转子磁链电压和电流的变化规律,并将采集到的转子磁链电压及电流信息作为输入信号,提供给PID控制器进行电炉异步电机电气控制。实验结果表明,所提方法的位置控制误差基本为0,电压的控制曲线平稳,说明所提方法精度高稳定性强,具有实用性。

含磁拉力及Alford力的磁悬浮转子动态特性分析

分析含开关磁阻电机不平衡磁拉力及压气机叶尖气流激励Alford力,且由磁悬浮轴承支承的多电航空发动机模拟转子系统的动态特性。基于Timoshenko梁理论及有限元方法建立模拟转子系统,在模型中引入12/8极三相开关磁阻电机的不平衡磁拉力及气流激励Alford力。计算结果表明,电机磁拉力会降低转子临界转速,但是存在Alford力时,电机磁拉力会提高转子稳定阈。Alford力和电机磁拉力会引入各种谐波、次谐波激励,并随转速使得转子呈现不同动态特性。改变磁悬浮轴承控制参数能改变转子平衡位置、运动轨迹和振幅,表明可以通过调节这些控制参数改变转子运动特性从而实现对发动机转子的主动控制。

交变载荷下绝缘拉杆用GFRP电树枝劣化特性

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)现场调试或运行过程多次发生绝缘拉杆内部击穿问题,影响工程投运与设备可靠性,迫切需要探明故障机理。该文选取GIS断路器绝缘拉杆用玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(glass fiber reinforced epoxy resin composite,GFRP)为研究对象,通过计算分、合闸下绝缘拉杆主应力分布特性,设置交变载荷下电树枝劣化实验条件,研究不同交变载荷对GFRP内电树枝生长特性影响规律。结果表明,相较于单一载荷,交变载荷条件下GFRP中电树枝生长速度加快,平均击穿时间降低,击穿概率增大。基于复合材料力学仿真发现交变载荷下GFRP内树脂-纤维界面处会出现较大的应力集中,局部应力损伤已达到失效的临界值。综上,交变载荷下绝缘拉杆纤维-树脂界面机械损伤与绝缘劣化交互演进是造成绝缘击穿的主要原因,也可作为试验考核与结构设计的改进依据。

电控盒外壳注射模设计

根据电控盒外壳的结构特点,采用1模1腔三板模成型塑件,开模由斜导柱带动滑块,弹簧辅助,将成型塑件的倒扣位型芯抽出,合模时由定模板带动斜导柱使滑块复位,并利用SolidWorks的plastics仿真有限元分析模块,分析注射过程的压力变化、成型时间等参数,设计的模具满足注射要求,对类似塑件的模具设计具有一定的指导意义。

电连接器接触件插拔特性仿真与试验研究

为探究电连接器接触件插拔过程中各监测量变化情况,并分析接触件不同结构参数对电连接器插拔特性的影响,利用ANSYS对接触件插拔过程进行仿真,得到了插拔过程中插孔簧片变形、应力分布以及插拔力和接触压力的变化情况,分析了接触件不同结构尺寸时接触压力等参量的变化规律。分析得知缩口量变化对各监测量影响最大,其次是插孔簧片长度和厚度,开槽宽度对接触件的影响很小。结果表明,有限元法能较好地模拟接触件插拔过程中各监测量的变化情况。该方法能为电连接器接触件的设计和可靠性测试提供依据。

罩壳内抽芯与内外组合对合模设计

通过对玻璃钢罩壳进行分析,阐述了手动脱模与液压缸抽芯脱模的对合模结构,2种结构分别针对不同的生产批量。液压缸抽芯的模具结构降低了劳动强度,上、下外模块中加装电热器,加快了罩壳固化速度,提高了生产效率,该对合成型模压实了罩壳壁厚,消除了罩壳成型时各种缺陷。

RLC串联电路与微梁耦合系统的吸合电压与电振荡

根据电阻电感电容RLC电路与微梁耦合系统物理模型,利用拉格朗日-麦克斯韦方程建立了反映RLC电路与微梁机电耦合特征的数学模型。此模型能够反映机电的耦合特征。当两个极板之间的电介质为石蜡、陶瓷、云母等填充物时,只需求解RLC串联电路方程;当电路中放电结束瞬间,电容器极板上电荷为零,此时系统转化为极板微梁振动系统。通过伽辽金方法推导出了极板微梁系统的非线性振动方程,并求得了极板的吸合电压;应用常微分方程理论得到了RLC串联电路方程电振荡的解析表达式,分析了系统的电振荡特性。研究结果表明:对于每一个激励电压值,极板都有两个可能的平衡位置;电路中电流在非共振情况下经过一段时间的振荡后达到稳定。

推挽型软开关感应耦合电能传输变换器

为减小ICPT变换器开关损耗以及简化软开关控制电路,引入推挽变压器,通过在变压器输出接发射线圈和补偿电容,使发射线圈与补偿电容构成的谐振网络呈感性来实现零电压开通,开关管漏源极两端并联电容实现零电压关断,从而不需要增加电压过零检测电路和相应的控制电路即可实现软开关。对软开关的工作原理进行了分析,给出了零电压的工作条件以及推挽变压器匝数的边界条件,仿真及实验结果表明该变换器可工作在软开关条件下,具有驱动简单、传输效率高的特点。

变频调速与电动机拖动控制

变频器与异步电动机相配合 ,使交流传动系统具备了调速范围宽、稳速精度高、动态响应快以及运行可靠性高的特点及良好的技术性能 ,因此 ,变频调速是异步电动机理想的调速方法。变频调速根据其不同的负载性质 ,采用的控制方法也不同 ,通常分为恒磁通调速和恒功率调速。文章针对异步电动机变频调速的方法及对应机械特性进行理论分析 ,并讨论了在电力拖动中的起动。

考虑机电耦合的电动轮系统纵向振动特性建模及验证

为了研究机电耦合对电动轮系统的纵向振动特性的影响,该文首先建立了电动轮纵扭耦合动力学模型,基于该模型分析了考虑机电耦合前后电动轮系统模态特征的变化,并通过轮毂电机驱动电动轮系统的振动特性试验,验证了该动力学解析模型的准确性;其次分析了机电耦合对电动轮系统纵向振动的影响,指出转矩波动引起定转子发生相对运动,导致电机发生偏心,从而产生不平衡磁拉力。不平衡磁拉力的作用导致非簧载部分纵向振动出现不同程度的恶化,当轴承刚度为12.5 MN/m时,在定子纵向平移模态频率下电机的定转子、轮胎纵向振动加速度分别恶化113.35%、105.69%、27.15%,影响其使用寿命和结构安全,而对于簧载部分纵向振动的影响较小。

电饭煲面盖热流道注塑模具设计

分析了电饭煲面盖产品结构和性能要求,借助Pro/E软件完成了模具结构设计。重点介绍了模具的热流道系统、内部的斜顶侧抽芯与外部的液压油缸、斜顶、斜滑块结合的侧抽芯机构设计等。经生产实践验证,模具结构合理,布局紧凑,运行平稳,所生产塑料件质量满足使用要求。

一种用于推挽式电压型逆变器的低损耗无源吸收电路

提出并实现了一种推挽式PWM电压型逆变器用无源吸收电路;设有独立的放电回路让缓冲电容器上的能量部分地回馈到直流电源中,高频放电能量不会叠加在输出电压上;缓冲电容器的电压被钳位,使得推挽电路特有的倍压不会在吸收电路上造成额外的损耗。给出吸收电路参数的设计准则和计算实例,在200VDC和30kW级的中压中功率逆变装置中发挥了推挽拓扑的优点。理论分析和实验验证了所提方法的有效性。

隐极发电机转子匝间短路时转子不平衡磁拉力的解析计算模型

采用多回路法计算发生转子匝间短路故障时隐极发电机的定、转子电流,基于计算结果,按照发生转子匝间短路故障时电机各回路的实际构成方式,对故障时的气隙磁场进行了分析,得出气隙磁动势和磁密的计算模型;通过求解Maxwell应力的积分,得到转子不平衡磁拉力。对一台1对极隐极模拟样机进行转子匝间短路实验,实验结果验证了计算模型的正确性;将所提计算模型得到的结果与ANSYS仿真结果进行对比,结果证明所提计算模型具有耗时短、效率高的优点。

电热水壶手柄旋转抽芯模具设计

根据分析某电热水壶手柄的结构特点,结合其性能要求设计了一副复杂抽芯的注塑模具,通过采用定模侧向优先抽芯机构,成功解决了塑件在定模侧倒扣的脱模难题。侧向抽芯机构解决了动模侧倒扣脱模的问题。定距开模顺序保护机构为抽芯顺序提供保障,实现模具安全生产。一次油缸驱动的曲柄旋转抽芯机构解决了在动模侧狭长圆弧形大行程倒扣的脱模难题。侧分型抽芯机构优化了模具分型选择,使模具在制作过程中更加高效便捷,缩短了模具的制作周期,降低人工成本的同时还解决了塑件在注塑生产过程中易发生粘模和顶出问题,无顶出机构的设计使模具的制作成本降低了20%左右,生产效率提高了15%左右,在实际生产过程中由此模具制成的塑件的成型品质良好,符合生产要求。

SS_(7E)机车新轴箱拉杆设计

以SS7E型电力机车轴箱拉杆为研究对象,为适应提速需要,在安装空间、接口不变的前提下,对老结构产品进行改进。刚度及疲劳试验结果表明:新结构完全满足主机厂纵向和横向刚度要求,具有更长的疲劳寿命。新结构保证了机车一系定位刚度,满足更高速度的运行。

双动力履带装载机的牵引性能

以双动力履带装载机为例,论述了以防爆电机和柴油机为动力装置的全液压驱动车辆的牵引特性定性分析方法。在获得了电机或柴油机的实际特性曲线后,将有关数据带入公式即可进行牵引特性的定量分析。

电器盒注射模设计

分析电器盒塑件的结构特点,在模具设计中,采用组合滑块结构,利用液压缸分步完成凸台和侧凹的抽芯,模具结构合理,生产的塑件符合要求。

水平井拖动管柱找水电控封隔器的研制与现场试验

针对长庆油田长水平段水平井应用拖动管柱找水工艺时存在配套的机械式封隔器坐封压力控制难度大、反复坐封密封胶筒损伤导致封隔器稳定性大幅度降低等问题,研制了可定时或实时坐封解封、可实现任意层段封隔的水平井电控封隔器。该封隔器在设计时充分考虑了水平井段重复坐封次数及密封件的承压性能,尤其是驱动机构动力输出部分采用直流电机+行星减速器、运动转换部分采用丝杠螺母机构方式,确保在许用套管空间内可实现输出扭矩最大化及封隔器胶筒的压缩坐封。通过室内试验评价了电控封隔器的耐温耐压、输出力矩和坐封推力等性能,相关性能指标均满足设计要求。水平井找水电控封隔器在长庆油田3口井进行了现场试验,试验结果表明,该封隔器可最大程度地降低工程条件的影响,提高作业成功率及测试质量,使拖动管柱找水测试工艺更简便、费用更低。