宽转子齿无轴承开关磁阻电机开路故障容错控制研究

针对宽转子齿无轴承开关磁阻电机在发生开路故障时无法正常运行,提出了一种基于直接瞬时转矩和直接悬浮力控制(DITC&DFC)的开路故障容错控制策略,在检测到绕组发生开路故障后,利用其它相绕组来为故障相提供悬浮力,保证电机即使发生故障也能稳定悬浮运行。分析了该容错控制策略的工作原理,在此基础上,构建了12/8极单绕组宽转子齿无轴承开关磁阻电机驱动系统,通过Matlab/Simulink仿真平台,验证了该控制策略的有效性。

橡胶密炼机转子强度评估及传动参数小型化的优化

为进一步提升橡胶密炼机的性能以保证所制造橡胶的质量满足实际生产的要求,在对橡胶密炼机总体结构进行综合分析的基础上,基于UG和ANSYS软件构建的有限元仿真分析模型,重点对前转子在实际工况下的应变和应力进行综合分析,验证其转子强度是否满足生产要求;最后,针对传动过程中稳定性不佳的问题基于MATLAB软件对橡胶密炼机前后转子的传动参数进行了优化设计,在保证其刚度和强度满足要求的基础上达到减小传动机构体积,提升传动系统小型化的目的。

汽轮机转子城墙齿围带加工智能编程系统研究

随着工业汽轮机和大功率火电汽轮机订单的暴增,汽轮机的生产制造面临产能压力,提高工艺准备和生产制造的效率迫在眉睫。以汽轮机转子的城墙齿围带车削加工过程为研究对象,针对数控程序的编制方法进行了深入研究。分析了城墙齿围带的结构特征,梳理了加工工艺,研发了一种更加高效、可靠的智能化数控编程系统。编程人员使用该系统时,只需进行少量参数设定,系统即可基于转子二维装配模型自动识别城墙齿围带结构,输出加工程序。应用该系统后,数控程序的编制质量与速度得到了极大提高。研究成果可为机加工行业中有典型特征产品的高效智能化编程提供参考。

螺杆转子齿形台阶的横轧精确成形

螺杆压缩机具有工作效率高、易实现高转速等优点,被广泛应用于空气压缩机、热泵等行业.螺杆转子是螺杆压缩机的关键零件,它具有复杂的螺旋齿形台阶,制造难度大.该螺旋齿形台阶的传统制造工艺为:先对圆钢进行铣削加工,后经过磨削最终成形.铣削时,需要去除大量的多余金属,生产效率低,材料利用率也低.针对这一难题,提出了采用横轧精确成形齿形台阶的新工艺,具有生产效率高、材料利用率高、机加工量小等优点.本研究采用数值模拟和实验研究相结合的方法,揭示了横轧齿形台阶的成形机理,分析了不同成形阶段的应力和应变分布规律,讨论了轧制过程中轧制力的变化,最后对实验件进行了精度分析,结果显示实际成形件的截面轮廓与设计轮廓吻合良好,所有测量点的误差在-0.71~1.2 mm,成形精度高,采用横轧进行螺杆转子齿形台阶的精确成形是可行的.

混合励磁交替极永磁电机多谐波调磁技术研究

高磁能永磁材料是电机实现高转矩/功率密度的前提条件,但其高矫顽力等特性导致电机弱磁困难,限制其在航空航天等高速场合的应用。针对此问题,该文提出一种混合励磁交替极永磁游标电机(hybrid excited consequent pole permanent magnet vernier machine,HE-CPPMVM)。该电机的转子采用CPPM结构,定子齿上同时绕有集中电枢绕组和直流励磁绕组。无励磁电流时,旋转的永磁场经定子齿的调制后与电枢反应谐波相互作用实现机电能量转换;施加励磁电流时,定子励磁绕组通电后可产生静止励磁磁场,经CPPM转子凸极铁芯调制后与电枢反应谐波相互作用可灵活调节电机磁场。该文介绍该电机的结构特征,建立交替极永磁场、励磁磁场和定转子磁导模型,阐述工作谐波特性,揭示其多谐波工作调磁原理。加工原理样机并进行测试,验证调磁原理的有效性。

拉杆转子端面齿刚度弱化对模态的影响及其验证

带有端面齿的中心拉杆式转子结构复杂,结构模化困难。在高速旋转状态下的各类受力改变了转子的接触状态,进而影响到接触界面的刚度特性。因此研究端面齿刚度弱化对转子模态特性的影响,并通过带有端面齿的中心拉杆结构的实验转子开展模态测试,验证了理论计算结果。研究成果可为今后的设计提供指导。

轴向磁场磁通切换型永磁电机齿槽转矩抑制

轴向磁场磁通切换型永磁(Axial Field Flux-Switching Permanent Magnet Machine,AFFSPM)电机是一种高功率密度、高效率的新型永磁电机,但由于其定、转子的双凸极结构引起的聚磁效应,同传统的永磁电机相比,该结构电机的齿槽转矩较大。为了减小齿槽转矩,进一步提高电机性能,本文对AFFSPM电机的齿槽转矩进行了分析,首先推导了齿槽转矩的解析表达式,然后对转子齿面开辅助槽法进行了研究,采用实验设计(DOE)方法得到了齿槽转矩与辅助槽槽宽、槽深和槽扇形角之间的数学模型,计算出使齿槽转矩最小的辅助槽槽宽、槽深和槽扇形角的最优组合,并通过三维有限元法(FEM)验证了所得结果的正确性。结果表明,转子齿开辅助槽可以有效地削减齿槽转矩,转子齿面开两个辅助槽,优化辅助槽口宽度、槽口深度和槽口形状为3°、1.79mm和1.62°,齿槽转矩最大可以减小约44.3%。

迷宫密封齿角对动力特性系数的影响

由两控制体方法建立密封齿角变化时气流激振基本方程式,用摄动法得到密封齿角变化时的动力特性系数。结果表明:必须考虑密封齿角对转子动力特性系数的影响,角度越大,影响越大,尤其是负预旋时更加明显。本研究对于进一步理论研究以及实际密封结构设计有重要的指导意义。

板齿摘脱滚筒的核心功能——吸附作用的理论研究

从观察现象出发，经理论分析旋转气流所产生的使茎秆、穗头向滚筒贴附的作用，揭示了该作用与板齿结构和运动参数间的关系，并对环流流场的流速、压头的形成亦进行了分析。实验测定结果。

周向拉杆转子轮盘端面齿接触应力分析

轮盘端面齿具有刚度大、自对中性能,在重型燃气轮机拉杆转子连接和传扭中起到重要作用。基于某周向拉杆转子模型,从理论上分析轮盘端面齿连接段在预紧力和扭矩作用下的齿面应力,用冲压模型来模拟齿面接触应力分布,并采用三维有限元非线性接触算法,计算轮盘端面齿连接在额定预紧力和扭矩载荷下的应力分布,说明冲压模型的正确性,所得结论可为转子轮盘端面齿强度分析提供计算方法。

基于电枢齿偏移法双面转子永磁同步电机振动噪声特性的研究

双面转子永磁同步电机具有功率密度高、恒功率运行范围宽与低速大转矩输出能力强的特点。电机在大转矩输出与高速恒功率运行时电流会导致双层气隙磁场分布畸变,易引发较大的电磁振动噪声。该文基于一台85kW双面转子永磁同步电机,首先对双层气隙磁场分布规律进行分析,通过引入偏移因子提出一种基于内、外电枢齿偏移削弱电机振动噪声的方法,推导出电枢齿偏移电磁激振力波的解析表达式,总结出电磁激振力波的变化规律。然后借助有限元平台对比分析内、外电枢齿偏移前后振动响应频谱与噪声特性,结果证明所提方法可以有效削弱电机的振动噪声。最后对样机主要噪声分布工作点进行测试,测试结果与解析计算及仿真分析结果相符,验证了所提的双面转子永磁同步电机振动噪声分析与削弱方法的准确性,为该类电机振动噪声的计算分析与识别抑制提供参考。

60Hz两极汽轮发电机转子齿和槽楔强度分析

分别采用解析法和ANSYS11.0有限元法计算60 Hz两极空冷汽轮发电机转子本体齿和槽楔的应力。解析法计算就是传统的经验公式计算,需经过大量的笔算,存在人为误差,利用有限元计算求解工程结构的理论应力和安全系数不受材料、结构形状等条件的限制,通用、可靠且精确,是一种值得推广的数值分析方法。

混合充磁式磁通切换电机转子齿数的影响研究

提出了一种混合充磁的新型磁通切换电机,以12/10型磁通切换电机为研究对象,分析混合充磁磁通切换电机的工作原理。针对反电动势中谐波含量大的问题,分析了不同转子齿数对电机的影响。根据转子位置分析12/10型和12/11型磁通切换电机的磁链特性,建立了12/10型和12/11型电机的有限元模型,并对电机的磁链和反电动势进行分析和验证。分析结果表明,转子齿数不同对混合充磁式磁通切换电机的谐波特性和功率密度产生重要影响;其次,转子齿数不同时,电枢绕组的排列方式存在差异。

螺杆压缩机阴转子定轴横轧成形可行性研究

螺杆转子是螺杆压缩机的核心部件,具有螺距大、齿高半径大和螺旋升角大的特点,现有工艺为切削加工.提出一种将带有非对称螺旋齿形的螺杆阴转子直接轧制成形的新工艺,旨在实现螺杆转子的近净成形,大幅度提高其生产效率.采用有限元数值模拟和轧制试验相结合的方法对螺杆阴转子的定轴横轧成形进行了研究,得到的螺杆阴转子的非对称螺旋齿形分度均匀良好、齿形填充饱满、成形尺寸基本满足设计要求.研究结果表明,定轴横轧螺杆阴转子的工艺是可行的,具有一定的工业应用价值.

双相外激波摆杆活齿传动耦合刚度

针对双相外激波摆杆活齿传动的结构特点,提出了活齿传动耦合刚度的概念。通过建立固定于活齿架的整体系统坐标系,分别推导出外激波凸轮与中心轮的齿形方程及传动压力角,综合应用变形协调条件与Palmgren形变公式,求解了多齿接触的系统径向力。在此基础上计算了传动系统的时变耦合刚度,并结合实例分析了主要结构参数对耦合刚度系数的影响。

转子齿数对磁通切换电机谐波特性影响分析

以传统径向磁通切换电机为研究对象,分析磁通切换电机的工作原理;针对12/10型磁通切换电机反电动势中三次谐波含量大导致反电势正弦度较差的问题,分析转子齿与定子齿的相对位置对磁链的影响,提出一种改变转子齿数的方法,分析转子齿数不同对电机谐波特性的影响。建立12/10型和12/11型磁通切换电机有限元模型,对比分析电机的磁链和反电势的谐波特性。有限元计算结果表明转子齿数的优化使反电势正弦度大幅提高,验证了所提方法的有效性。

一种12/8极单绕组BSRMWR的转矩脉动控制策略

无轴承开关磁阻电机(BSRM)由于其定、转子的双凸结构和脉冲式的电源供电方式,存在转矩脉动较大的问题,选择合适的开通角与关断角有望改善其转矩性能。针对宽转子齿无轴承开关磁阻电机(BSRMWR),提出了一种改善型控制算法。该算法通过分析换相时的绕组上升与下降电流,在保证悬浮力跟踪良好的前提下,调节换相时的开通角与关断角,以达到抑制其转矩脉动的目的。基于该电机磁阻的双相导通原理,建立转矩和悬浮力的数学模型,分析了该控制策略的基本原理,给出了其参数计算方法。仿真结果验证了该控制算法的可行性和有效性。

转/静子齿对迷宫密封泄漏特性与动力特性影响机制研究

迷宫密封齿设计于转子或静子上对迷宫密封的性能影响较大。为揭示转/静子齿对迷宫密封泄漏特性与动力特性的影响机制,应用非定常动网格技术建立了迷宫密封泄漏特性与动力特性多频椭圆涡动求解模型,在验证求解模型准确性基础上,分析转/静子齿迷宫密封的泄漏特性与动力特性,并讨论2种结构对迷宫密封转子系统稳定性的影响。结果表明:转/静子齿迷宫密封的泄漏量均随压比的增加而增大,在12000~24000 r/min转速下,随转速的增加而减小,且转子齿迷宫密封的泄漏量始终高于静子齿迷宫密封;影响转/静子齿迷宫密封泄漏量的因素为泄漏面积;与转子齿迷宫密封相比,静子齿迷宫密封有着较大的有效刚度与有效阻尼,二者的切向气流力与转子涡动方向相反,均抑制了转子的涡动,且静子齿迷宫密封的切向气流力大于转子齿迷宫密封,因此静子齿迷宫密封更有利于转子系统的稳定性。

变齿厚内齿轮平面包络外转子鼓形蜗杆传动装置设计

将鼓形蜗杆传动装置设计为机器人减速器并应用于机器人的转动关节,有利于机器人减速器的国产化。以变齿厚内齿轮齿面为工具齿面,通过分析鼓形蜗杆副的内啮合运动规律,建立6个标架。通过内齿轮上的辅助标架和工作标架,确定蜗轮转动角度、蜗杆转动角度及工作角度之间的关系。根据啮合原理,建立鼓型蜗杆副的啮合方程、二类界限曲线方程及一类界限曲线方程,再通过MATLAB R2013b绘制图像。依据U10PLUS KV170型电机参数,确定鼓型蜗杆传动装置的设计参数,通过MATLAB绘制蜗杆齿面螺旋线并输出ibl文件,再通过Creo2.0绘制鼓形蜗杆传动装置的3维模型。研究发现:1)变齿厚内齿轮具有对称的楔形轮齿,在安装过程中可调节内齿轮的相对轴向位置,实现内齿轮与蜗杆在Creo虚拟环境下无干涉装配。2)鼓形蜗杆副中心距为100 mm,与中心距为220 mm的相同设计参数的环面蜗杆副相比,鼓形蜗杆副的中心距减小,结构更加紧凑。3)内齿轮设计宽度为110 mm,依据鼓型蜗杆副的接触线在蜗轮甲、乙两齿面的分布范围,确定内齿轮的工作宽度为75 mm。4)分析一类界限曲线及蜗杆齿根线的空间位置关系,一界曲线分布在蜗杆齿根内部,确定无根切发生。5)结合传统设计方法,设计具有驱动、传动及支撑一体化结构的变齿厚内齿轮平面包络外转子鼓形蜗杆传动装置。在驱动方面,电机安装在蜗杆内部,实现蜗杆与电机一体化;在传动方面,通过调整内齿轮的相对轴向位置,实现蜗杆副的侧隙调整和磨损补偿;在支撑方面,采用支撑轴进行定位安装,无需安装箱体,实现装置结构的简化。结果表明:内齿轮轮齿的对称楔形结构有利于蜗杆副的安装与调整,可实现蜗杆副的侧隙调整和磨损补偿,提高蜗杆传动副利用率;依据工作宽度设计内齿轮,有利于降低内齿轮制造成本;通过对蜗杆副的接触线、二类界限曲线、一类界限曲线及蜗杆齿根线的空间位置的分析,验证啮合传动的合理性;提出应用于机器人转动关节的驱动、传动及支撑一体化结构设计方案,实现变齿厚内齿轮平面包络外转子鼓形蜗杆传动装置的设计。

磁阻式旋转变压器极槽配合研究

磁阻式旋转变压器主要用于伺服控制系统中,针对极槽配合方式选择的问题,将信号绕组极对数引入到正弦绕组匝数计算中,推导出磁阻式旋转变压器定子齿数、信号绕组极对数和转子极对数之间的配合关系,并通过有限元仿真和样机试验验证了极槽配合方式的可行性。由极槽配合方法,信号绕组的极对数可以不等于转子极对数,同一个定子可以与不同极对数的转子配合,不同极对数的转子可以共用同一定子和绕组结构。为定、转子的选择和绕组绕线方式提供了理论基础和依据,大大缩短旋转变压器设计时间,提高设计效率,也增加旋转变压器的种类,有利于旋转变压器产品的系列化。