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.

Output Speed and Torque of Differential Double-Stator Swing Hydraulic Multimotors

A new type of differential double-stator swing hydraulic motor, based on double stator structure, was introduced. Compared with the traditional swing hydraulic motors, it could provide various kinds of rotational speeds and torques under the same conditions of input flow rate and pressure. The operating prindple and graphic symbols were described. The output speed and torque characters in multifarious connection modes were analyzed through single-acting differential double-stator swing hydraulic multi-motors. Then the differential connection modes and differential principles of differential double-stator swing hydraulic multi-motors were stated. Furthermore, the output speed and torque characters of double- acting and triple-acting ones in multifarious connection modes were gotten. The interaction between output torque and the displacement ratio was studied. Finally, the internal leakage that influenced the volumetric efficiency was researched. The theoretical and experimental researches show that the differential double-stutor swing hydraulic multi-motors can provide various kinds of rotational speeds and torques. Predictably, this new kind of swing hydraulic multi-motors has broad application prospects in machine tool equipments, engineering machineries, and simulation turntables.

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.

基于代理模型的双气隙混合转子低速大转矩同步电机优化设计

为解决常规低速大转矩电机普遍存在体转矩密度低、永磁体用量多等问题,提出了一种双气隙混合转子低速大转矩同步电机拓扑结构。然而,该种电机结构相对复杂、设计参数多、优化难度大,对此提出了一种基于代理模型的双气隙混合转子低速大转矩同步电机高效优化设计方法。首先,以提高输出转矩与降低转矩脉动为优化目标,对电机的参数进行敏感性分析,实现了在保证代理模型精确度的基础上精简优化变量。然后,为提高该种电机多目标优化设计的精确度和效率,同时缩短优化周期,提出了一种序贯子空间与模式搜索算法相结合的优化算法对电机进行优化处理。最后通过有限元仿真与实验方法验证了所构建代理模型的精确性、合理性和优化方法的有效性、先进性。

以谐波为导向的轮辐式磁场调制永磁轮毂电机转速波动抑制研究

结合车辆轮毂直驱应用场合需求,以“低速大转矩”能力出色的轮辐式磁场调制永磁轮毂电机为研究对象,系统性开展以谐波为导向的电机转速波动抑制研究。分析齿槽转矩这一引起电机转矩波动的重要因素,确定与之相关联的主导谐波阶次。并且,将关联谐波作为优化设计目标,有效削弱齿槽转矩,从而有助于在电机设计层面实现电机转速波动的抑制。此外,面临轮毂直驱场合复杂工况及恶劣路况的驱动需求,在电机控制层引入“扰动抑制能力出色”的自抗扰控制技术,在自抗扰控制器误差反馈控制律中针对性引入电机齿槽转矩主导谐波的抑制环节,提出谐波导向型线性状态误差反馈控制律,进一步抑制了电机的转速波动。理论分析与实验结果验证了研究的合理性。

高压煤油恒速液动机转子倾覆现象的理论研究

介绍了高压煤油恒速液动机(简称“液动机”)的转子倾覆现象,分析了机理,并按照发生的原因将倾覆现象分为主动倾覆和被动倾覆。重点研究了主动倾覆,基于对转子柱塞组件的受力分析,提出了倾覆条件的数学表达,引入了无量纲的倾覆安全系数,以定量表达倾覆风险。分析了被动倾覆的原因,并提出了解决被动倾覆的方法。在产品设计中应避免出现主动倾覆和被动倾覆。

基于径向基函数神经网络算法的高频转阀阀芯稳定性

针对伺服电机驱动高频转阀时受液动力矩变化影响造成高频输出精度下降的问题,以液压马达作为动力源,提出一种基于径向基函数神经网络算法的转阀阀芯转速控制策略。首先,搭建高频转阀阀芯转速控制系统的数学模型;其次根据数学模型在MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型,对不同算法作用下阀芯转速控制特性进行仿真分析;最后建立高频转阀转速控制系统实验台,对不同算法作用下阀芯转速控制特性进行实验研究和理论验证。结果表明:与常规PID控制方法相比,基于径向基函数神经网络的高频转阀转速控制策略转速控制系统阶跃响应所需调整时间最少为0.16 s,超调量小;三角波与正弦波转速跟踪误差均值下降最大值分别为46.51%、53.69%;6 MPa、10 MPa下,转速稳态误差均值分别下降34.92%、38.26%。径向基函数神经网络算法有效提高了高频转阀阀芯转速控制精度。

低温高速永磁电机硅钢片铁心电磁性能变化机理研究

由于低温泵用高速电机工作在低温环境中,探究低温环境对构件材料性能的影响、低温条件对电机特性的作用机理以及形成统一的选材原则已经成为该类电机亟待解决的问题。采用实验法在常温(25℃)和低温(-196℃)条件下对不同系列的冷轧无取向硅钢片的电磁性能进行了研究,分析了低温环境与频率对硅钢片电磁性能的影响情况。基于实测数据并采用有限元法计算了电机定子铁耗,得到了电机采用不同系列硅钢片的定子铁耗分布以及变化情况。为了探究低温环境下采用不同系列硅钢片时电机定子铁耗变化幅度不同的原因,采用低温冲击法对硅钢片的矫顽力进行测量,验证了有限元计算所得规律的正确性。探明低温条件对硅钢片电磁性能的影响机理,提出低温高速高频电机铁心材料的选材建议,为低温工作环境下低温电机铁心材料选材提供理论借鉴与参考。

螺旋桨驱动用低速大扭矩电机扁线绕组应用探索

针对低空航空器螺旋桨用低速大扭矩推进电机的使用需求,从绕组形式选取方面着手开展圆线方案与扁线方案综合对比分析。结果显示,扁线方案的散热性能更佳,但在设计加工、电磁性能、整机质量和效率方面不及圆线方案。分析结果可为低速大扭矩电机设计者在绕组选型、极槽组合等方面的选取提供参考。

基于动态理论模型的电液伺服加载前馈补偿复合控制系统

针对一般电液伺服系统存在的非预期负载扰动和非线性干扰等问题,为了提高系统的自适应能力和动态响应的品质,减小系统跟踪和输出响应的误差,提出了一种基于动态理论模型的电液伺服加载前馈补偿复合控制方法。首先,阐释了电液伺服试验台的结构组成及其数学模型,分析了系统力矩控制和位置控制的结构关系;然后,论证了自适应前馈补偿复合控制的伺服原理,阐述了以调速理论模型和实际模型的误差函数作为调速依据的前馈补偿和复合控制的原理和方法;最后,进行了系统仿真,同时为了验证基于动态理论模型的自适应前馈补偿复合控制策略的合理性和有效性,对伺服系统进行了加载试验。研究结果表明:采用该复合控制策略可以精确算出对伺服马达进行转速补偿的基准值和调整参数,系统动态响应速度比采用传统闭环控制算法提高了8%以上;系统控制器自适应能力和抗扰动性能也明显优于采用传统PI闭环控制及模糊PI闭环控制算法的系统;通过对比分析0.2 Hz和0.5 Hz的正弦响应曲线可知,该系统的位置跟踪曲线性能最优,控制精度最高,实际输出值的误差也最小。

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。

复矢量电流调节器抑制高速永磁电机高次谐波

永磁电机高速运行时,定子电流高次谐波的含量和幅值快速增加,增加涡流损耗、发热和转矩脉动,研究基于电压补偿改进算法抑制定子电流高次谐波。针对高速永磁同步电机运行过程中存在的交直轴电流分量强耦合以及电机参数非线性变化的问题,设计了复矢量电流调节器来提高解耦性能和动态响应以改进传统电压补偿的电流谐波抑制算法。首先,搭建了集成高速永磁同步电机模型、高速电机弱磁控制和谐波抑制算法的联合仿真模型。在此基础上,运用软件在环仿真方法,验证了复矢量电流调节器相比于传统的电压补偿算法的重大优越性。仿真结果表明,复矢量电流调节器大大降低了定子电流的高次谐波含量、总THD和转矩脉动。以上的研究可以为高速永磁电机高次谐波的抑制和仿真分析提供重要的理论和方法论指导。

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。

数字式配流摆线液压马达特性研究

传统摆线液压马达由于采用机械配流,造成机械损失和容积损失高,同时马达结构尺寸大,加工难度较高。基于此,研究一种采用高速电磁开关阀组实现数字式配流与调速一体化的摆线液压马达。分析数字式配流摆线液压马达运行机制与结构特点;在对摆线马达和电磁阀流量特性理论分析的基础上,建立阀-马达动力学模型,针对所提出的模型进行仿真;在此基础上研究摆线马达的配流与转向切换的特性,通过改变PWM占空比,摆线马达可以较好实现双向调速。相比于机械配流式摆线马达,数字式配流摆线马达结构复杂度大大降低,配流与调速的灵活性得到增强。

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。

一种抑制高速电机低次电流谐波的调制方法

针对高速永磁同步电机低载波比、数字控制延时所引起的电流谐波较大的问题,提出一种抑制低次电流谐波的改进型特定次谐波消除调制方法。首先,对该调制方法的调制波形原理和数字实现特点进行分析,建立新的电压谐波方程和开关角求解方程;其次,以电流总谐波失真为目标优化函数,研究了调制比和载波比对开关角分布、电流谐波含量的影响;最后,以三相高速永磁同步电机为研究对象,搭建系统仿真模型对所提调制方法进行验证。验证结果表明,通过与特定次谐波消除调制方式相比,所提调制方法计算量更少,可以提高输出脉宽调制波形的对称性,具有更优的低次电流谐波抑制能力。

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。

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。

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。