车辆主动悬架用电磁直线作动器的研究

针对车辆主动悬架的使用要求,设计出一种具有行程大、推力大及响应快速特点的新型电磁直线作动器。结合有限元仿真软件,研究作动器的结构参数如气隙厚度、次级不锈钢管厚度、次级铜层厚度、绝缘挡圈导磁和导电性能及初级线圈的绕线方式等的变化对作动器电磁力大小和响应速度的影响规律,以及电源参数如电源电压、电源频率及电源加载方式的变化对作动器电磁力大小和响应速度的影响规律,结果表明,电磁力除与绝缘挡圈的导电性能无关外,而与气隙厚度等众多结构参数密切相关,电磁力与电源电压的平方成正比例关系,且随电源频率的增大而先增大后减小,在20 Hz左右存在电磁力响应峰值。在此基础上选取合理的参数,试制一款电磁直线作动器样机,并对样机模型进行稳态电磁力和相电流的相关试验测试,通过与有限元仿真结果比较,表明仿真分析结果和试验测试数据基本吻合,验证了有关设计分析的正确性。

基于电磁直线作动器的主动悬架控制方法研究

为了实现电磁直线作动器主动悬架中电磁阻力的有效跟踪输出,进一步提高悬架的性能,利用1/4主动悬架系统的动力学模型和作动器驱动电路模型,设计了LQG控制器和Fuzzy-PID控制器相结合的主动悬架分层控制系统。给出了电磁直线作动器主动悬架控制系统的设计方案,利用MATLAB/Simulink搭建模型进行仿真,并通过具体的台架试验验证。结果表明,主动悬架的减振性能得到了明显改善,其车身加速度和悬架动行程得到了大幅降低。研究结果对电磁悬架的主动控制方法研究具有一定的参考价值。

电磁直线式主动悬架作动器参数的多目标粒子群优化

该研究针对电磁直线式主动悬架作动器电磁波动力大、有效输出力低的问题,设计了一种多目标粒子群参数优化算法。建立了作动器有限元模型,通过径向磁通密度的理论计算和有限元仿真值作对比,验证了有限元模型的正确性。对作动器的槽口宽度、初级边端长度和极距长度进行参数敏感度分析和多目标粒子群优化,并对比分析了优化前后作动器的输出力、反电动势和波动力。最后试制了物理样机并开展了阻尼力特性试验和电磁力特性试验。仿真结果表明:当电磁作动器的结构参数通过优化后,有效电磁力、总谐波畸变量和电磁波动力均得到了改善。试验结果表明:阻尼力波动试验值与仿真值基本一致,平均电磁力试验值和仿真值随电压变化呈线性分布且误差较小。

主动悬架用直线作动器结构设计及性能分析

针对现有主动悬架作动器存在能耗大、功率密度低等不足,设计了一款电磁力大而波动小的永磁直线作动器。运用基于圆柱坐标标量磁位的分离变量法对作动器气隙径向磁场进行解析,验证了所建的有限元模型。研究作动器电磁力及其波动特性,并用波动比评价其波动特性。结果显示:电磁力与输入电压和运行速度有密切关系;电磁力的波动随电磁力上升而增大,但波动比降低并逐渐稳定于6.8%左右。通过作动器电磁力计算并和被动减振器阻尼力测试值进行对比,表明所设计的的电磁作动器能够满足悬架对阻尼力的要求。

电磁主动悬架作动器稳定性分析及特性试验

针对电磁主动悬架作动器波动比大和输出精度低的缺点,设计了一种12槽10极分数槽结构电磁直线作动器。建立有限元模型,通过反电动势对比和力特性试验验证了模型的正确性。考虑齿槽力和边端力对作动器波动力的影响,提出了一种计算最佳槽口宽度和改进定子边端弧度的方法,并对作动器的工作效率随电流激励变化规律进行分析。结果表明:当槽口宽度为4.3mm时,推力波动最小等于43.7N;当边端弧度为60°时,定位力波动最小为9.5N,推力波动比最小等于4.8%;工作效率随三相电流频率的增大而提高,随电流的增大而降低。电磁主动悬架作动器工作特性试验证明:随着悬架运行速度的提高,应逐渐增加作动器输入电流和电流频率。