基于径向气隙磁密和定子电流的永磁同步电机均匀退磁故障诊断研究

该文提出一种基于径向气隙磁密和定子电流的永磁同步电机均匀退磁故障诊断方法。首先,建立电机的d轴等效磁路模型,分析均匀退磁故障后径向气隙磁密的变化规律;然后,获取电机的径向气隙磁密和定子电流信号,对各极下径向气隙磁密幅值进行归一化处理,并绘制雷达图,根据雷达图和比较相同定子电流幅值下健康电机和故障电机的各极下径向气隙磁密幅值的平均值,来诊断均匀退磁故障;利用空载各极下径向气隙磁密幅值的平均值计算故障程度。最后,仿真和实验结果均验证所提均匀退磁故障诊断方法的有效性。

机动车限行对西安市空气质量的影响及其模型分析

近年来,空气污染已成为限制西安城市人居环境质量提升的重要因素之一。当地政府采取了一系列的措施进行空气污染治理,其中机动车限行政策以其可实施性强、公共投入较少、简单易行等特点而最受青睐。在分析2016―2020年间西安市空气质量变化趋势的基础上,运用R语言针对相关影响因子(限行政策、平均风速、相对湿度和平均温度)与空气质量之间的关系建立了广义相加模型,并进行了拟合分析和相关性检验,结果表明机动车限行政策与西安市空气质量改善具有较明显的相关性。

轮毂电机电动汽车空气悬架阻尼GA-LQR控制研究

针对轮毂电机驱动电动汽车因电机内部不平衡电磁力引起的负面振动加剧等问题,提出一种基于遗传算法的线性二次型调节器(GA-LQR)的空气悬架阻尼控制方法。建立包含轮毂电机和空气悬架系统的轮毂电机驱动电动汽车8自由度半车动力学模型,并进行实车试验验证模型;仿真分析路面激励和不平衡电磁力两者对电动汽车垂向振动的影响;根据最优控制理论提出LQR控制策略,并通过遗传算法对LQR控制中的加权矩阵Q和R进行全局搜索优化,构建了GA-LQR阻尼控制器。仿真结果表明:相较于被动悬架和LQR控制的空气悬架,基于GA-LQR控制的空气悬架对电动汽车各评价指标的改善效果明显,可有效抑制轮毂电机因偏心引起的不良振动,极大地提高车辆的乘坐舒适性。

双调制式轴向永磁齿轮电动机气隙磁场与转矩计算

针对轴向永磁齿轮电动机(Axial Magnetic Gear Motor,AMGM)整体尺寸偏大导致的转矩密度偏低(≤70 kN·m/m^(3))等缺陷,提出了一种双调制式轴向永磁齿轮电动机(Dual-modulation Axial Magnetic Gear Motor,DAMGM)。采用高速侧及低速侧两个调磁环对DAMGM低速转子进行调制,且两个调磁环中的非导磁部分均为永磁体,有效提高了低速转子的输出转矩;另外,与现有AMGM相比,将驱动电动机置于DAMGM高速永磁转子内部,减小了整体轴向尺寸,大幅提高了低速转子的转矩密度(150 kN·m/m^(3))。针对现有3D有限元计算时间长、计算机资源浪费严重等问题,给出一种基于圆柱坐标系的DAMGM三维分析方法。根据调磁环的3种边界条件,建立了调制后DAMGM气隙磁场及电磁转矩的数理模型,不仅计算结果准确(与3D有限元相比,平均计算误差≤5%),而且计算时间短(仅为3D有限元的1/10),便于DAMGM不同参数结构的分析、比较与优化。

兆瓦级高速永磁同步电机偏心状态下电机性能及转子振动特性分析

在电机运行过程中,气隙偏心是一种常见的故障状态,会危害到电机的安全可靠运行,而该问题在大容量高速永磁同步电机中更为严重。因此,本文以一台兆瓦级高速永磁同步电动机为例,研究了气隙偏心对电机电磁性能以及其引发的不平衡磁拉力对转子振动特性的影响。首先,推导了静、动以及混合偏心状态下的不平衡磁拉力表达式。然后,建立了各偏心状态下的电机有限元模型,定量分析了不同偏心程度所引发的不平衡磁拉力变化情况。在此基础上,计算了电机转子系统的动力响应,详细讨论了各种偏心对转子系统轴心轨迹和电磁性能的影响。结果表明,不同偏心状态下不平衡磁拉力存在明显差异,在混合偏心时动偏心会削弱静偏心对转子振动的影响,偏心将增加气隙磁密的偶次谐波且增大转矩脉动。

空气净化技术在超长水下公路隧道通风中的应用研究

空气净化技术是解决公路隧道机动车废气污染的一种重要手段,但目前国内相关应用案例和研究成果较少,无法指导超长水下公路隧道通风设计。本文结合国内某超长水下公路隧道案例,提出了3种可行的净化通风方案;并通过理论计算得到了不同交通工况下隧道内典型污染物沿隧道长度的浓度分布情况,分析了不同净化通风方案的污染物控制效果。通过经济性、环保性、可实施性等多方面比选,确定了适合应用在超长水下公路隧道的空气净化通风方案。

喷嘴位置对轴承腔内油气润滑两相流的影响

基于气液两相流理论,采用多重坐标系法构建角接触球轴承数值计算模型,分析不同喷嘴位置和转速下轴承腔内油相体积分数、保持架表面及轴承内外圈的油气分布特性。结果表明:在轴承低转速下,正面供油时轴承腔内油相体积分数及其周向分布的波动大于背面供油;正面供油时保持架下表面会产生润滑油的积聚,造成润滑油无法及时通过出口排出,而背面供油时润滑油在保持架表面的油相分布更均匀;正面供油时内圈左面油相体积分数较高,外圈油相分布变化较大,而背面供油时内圈右面、中间面及外圈中间面油相体积分数较高。不同转速下喷嘴位置对腔内油相分布的影响也不同,低转速下正面供油时腔内油相体积分数更高,高转速下喷嘴位置对轴承腔内油相分布的影响较小,润滑油在轴承腔内分布较为均匀,保持架下侧未见明显的润滑油积聚。

混动汽车整车热管理系统冷却优化

为了使整车能量控制与利用更加具有合理性与有效性,从而提高整车的性能,以某混动汽车为研究对象,基于某仿真软件搭建空调系统模型和电池电机冷却系统模型,进而拟合成协调配合的热管理系统模型。通过对热管理系统模型结构优化,使得电池组可由风冷和液冷两种方式共同冷却。提出将空调系统与电池组冷却系统进行热量传递和转换的控制方案,并在NEDC工况下对比空调座舱独立热管理系统冷却方案和空调座舱与电池组协同热管理系统冷却方案的差异。研究结果表明,在保证座舱舒适性的前提下,采用空调座舱与电池组协同热管理系统的冷却方案更加节能,有助于整车剩余电量与行驶里程的提高。

基于流固耦合的牵引电机流动特性分析

为了研究电机轴向通风冷却系统的电动机内部情况,本文以某大型矿用电动车轮牵引电机为例,对其轴向通风冷却与传热进行了研究。基于流体力学以及传热学理论,结合电机轴向通风性能以及结构特点,建立了电机三维流动与传热耦合求解的有限元模型,并给出基本假设与相应的边界条件。通过计算电机内部的电磁场和温度场,采用有限体积法对三维流体场和温度场控制方程进行耦合,避免了利用经验公式计算模型间的换热系数带来的误差,能够获得更加精确的温升及冷却结果。在此基础上,通过对电机进行流固耦合计算,研究流量分配对通风冷却效果的影响,进而在原有模型上分析不同流量、不同定子流道、不同流道宽度对电机温度场及流阻的影响,并提供优化流道从而有效降低电机最热温度区域。通过对实际运行车辆电机温度场及冷却阻力监控验证了仿真计算的准确性。通过流固耦合分析方法将有助于电机的散热优化设计,为更大功率的电机综合物理场的准确计算提供了理论依据。

2015-2021年河南省大气污染时空规律及其影响因素分析

利用河南省环境空气质量国控自动监测站2015-2021年的监测数据,分析了河南省空气质量、一次大气污染物(PM_(2.5)、PM_(10)、CO、SO_(2)和NO_(2))和二次污染物O_(3)的年、月、日变化及空间分布特征,并对O_(3)污染的成因进行了探讨。结果表明:2015-2021年河南省空气质量逐渐好转,PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、NO_(2)和CO一次污染物的浓度呈现明显下降趋势,下降幅度分别达42.0%、33.1%、76.6%、35.1%和47.6%;O_(3)的小时平均浓度则呈现上升趋势,升幅达21.7%,光化学产生的O_(3)二次污染问题变得突出。河南省AQI及一次污染物总体呈现北高南低的分布特征,空气质量的空间聚集现象总体表现明显。暖季的空气质量优于冷季的。一次污染物浓度高值中心分布在河南省偏北部;O_(3)浓度冷季的高值中心在偏南部,而在暖季的高值中心转移至北部。河南省AQI及一次污染物浓度在本省北部地区09-10时出现最大值,而在南部地区最大值出现时段为22-23时;O_(3)浓度的高值时间段则为12-18时,与日照辐射的时间段一致。河南省O_(3)污染问题受机动车排放的影响越来越显著,对机动车排放的协同控制则可能是治理O_(3)污染的有效手段。

压缩空气储能发电频率特性分析

当前阶段,我国主要的电力来源是煤、石油和天然气这三种广泛使用的传统能源。未来,我国火电发电的量将在很长一段时间内保持下降的趋势,将会难以满足调峰以及调频的需求,因此,储能是解决电力供需平衡的有效手段。压缩空气储能是一种容量较大的储能技术,在压缩空气储能技术的背景下,研究了一种将液体作为驱动介质,利用高压压缩空气进行发电的方法。在系统中建立了压缩空气的热力学模型、液压马达的数学模型以及同步发电机的数学模型,并将这些模型在Simulink中进行仿真搭建,分析了储气罐压力和马达排量对于系统中马达转速的影响,并对这些参数进行设计选取,针对马达转速波动过大无法并网发电的问题,采取传统PID的方法来减小马达的转速波动,稳定系统的输出,保证发电机的平稳运行。

大功率船用柴油机空气电机启动过程瞬态特性仿真

为提升大功率船用柴油机启动性能,采用GT-power软件建立船用柴油机稳态模型,增加空气电机启动系统模块,构建柴油机启动过程瞬态模型。基于仿真结果,分析环境排气背压、润滑油温度和压缩空气系统参数等对柴油机启动性能的影响规律。仿真结果可为基于空气电机启动的大功率船用柴油机的系统参数设计和性能评估提供依据。

新型盘式行星永磁电机的等效动态磁网络模型

为了解决传统永磁电机低速直驱能力弱和输出单一的问题,提出新型盘式行星永磁电机.所提电机集盘式电机与行星驱动于一体,具有空间磁场结构复杂、低速直驱和多自由度动力输出的特点.分析所提电机的电磁性能,研究盘式转子与行星定子不均匀气隙的动态磁路模型,利用径向分环法将三维磁场模型分环为二维模型.考虑气隙不均、定子开槽和漏磁的影响,引入不均匀气隙位置分布函数,建立所提电机的等效气隙磁阻模型和等效漏磁阻模型.划分盘式转子和行星定子间的磁场区域,将动态磁路模型转化为时变的等效磁网络拓扑结构,计算得到电机的磁链和空载反电势.通过有限元和样机实验验证动态磁网络模型的有效性.相比三维有限元仿真,等效磁网络提高了计算效率,便于后续的结构参数分析和优化,为盘式行星永磁电机的磁场建模和分析提供了参考.

考虑悬浮导向间隙变化的长定子直线同步电机力性能分析

常导高速磁浮列车长定子直线同步电机由于特殊的分离结构,气隙由悬浮与导向系统决定,导致牵引力与悬浮力容易受到悬浮与导向系统性能的影响。研究了一个长定子段下垂、悬浮磁极模块纵向倾斜和横向偏移三种工况对气隙的影响,基于有限元软件建立了2D与3D有限元模型,计算分析了长定子直线同步电机的牵引力和悬浮力,揭示了气隙变化对力的影响规律。分析结果可以为高速磁浮列车的牵引系统设计与控制提供参考。

基于小波包能量分析和信号融合的异步电机转子故障诊断

为提高异步电机转子故障诊断的可靠性,文中介绍了一种基于小波包能量分析和信号融合的异步电机转子故障诊断方法。采用定子电流信号和振动信号的频谱特征融合作为转子断条以及气隙偏心故障的诊断依据,首先对信号进行小波包分解,获得不同小波包频带节点下对应的能量分布,并与正常电机信号进行比较,进而对能量异常的信号频段进行小波包节点重构,最后通过快速傅里叶变换识别故障特征频率,诊断电机故障是否发生。通过仿真分析,验证了该方法的有效性和实用性,对于电机运行状态的准确监测具有重要意义。

变频驱动下电机高频径向电磁力波研究

采用场路耦合法对永磁同步电机高频径向电磁力特征频率产生原因和主要组成成分进行研究。通过解析法分析谐波电流的产生机理及谐波特性,并利用数值仿真对其进行验证;结合磁动势−磁导法和麦克斯韦张量法分析出高频径向电磁力特征频率的分布;对有限元计算得到的气隙磁场进行时空分解,采用麦克斯韦张量法计算磁场相互作用产生的高频径向电磁力。结果表明,变频驱动下永磁同步电机的高频径向电磁力主要是由变频器谐波电流引入的谐波磁场和定子基波磁场的相互作用产生,这对永磁同步电机的研究提供了一定的指导意义。

一种基于STM32的室内空气交换装置设计

为实现家居室内空气的流通与洁净,以嵌入式单片机STM32为核心控制器,提出一种智能室内空气交换装置设计新方案。该系统主要由红外检测电路、CO_(2)检测电路、易燃气体检测电路、温湿度检测电路、语音控制电路、电源电路模块、电机驱动电路、报警提醒电路及显示电路等模块构成。系统通过外围模块检测居室内的空气质量,反馈给控制器作判断,实现对易燃气体浓度、CO_(2)浓度与温湿度的实时显示。当空气质量超过设定阈值时,发出预警提醒,并控制电机转动以改善居室内空气质量。实验结果证实该方案的正确性与可行性。

表贴式高速永磁同步电机失磁故障及磁体选区渗重稀土研究

针对表贴式高速永磁同步电机永磁体在受到高温、强退磁磁场等因素影响易产生局部不可逆失磁故障问题,本文基于有限元分析方法,分别建立了一台24 kW表贴式高速永磁同步电机的二维和三维仿真计算模型,在计及该电机在各类不同的退磁因素作用下,确定了电机磁体发生局部不可逆失磁故障的位置,并预测了磁体的进一步失磁扩散趋势。对比了电机在有无失磁故障情况下的空载气隙磁密和反电动势,并研究磁体不可逆失磁故障对电机运行的影响。由于永磁体易在部分区域发生不可逆失磁,故本文将磁体材料更换为较低牌号,并运用选区渗重稀土技术改善易失磁区域材料特性来提升磁体整体抗失磁能力。在此基础上,探究了更为合理的重稀土渗入区域及渗入梯度,从而保证在不失电机性能的前提下,实现了重稀土元素的极限应用,为表贴式永磁电机磁体选区渗重稀土技术提供了参考。

光储直柔背景下直流空调电机控制策略研究

光储直柔系统出现新能源出力和负荷变化等扰动后,直流母线电压将发生波动,这对直流空调电机的稳定运行提出了挑战。分析了直流空调驱动系统与交流空调驱动系统的拓扑结构及优缺点,研究了滑模观测器、最大转矩电流比和超前角弱磁相结合的控制策略,通过识别直流母线电压的波动,可以快速调节电机的控制参数。在Matlab/Simulink软件中搭建了采用上述控制策略的空调电机仿真模型,并依据空调的实际运行工况进行了仿真验证。结果表明,该控制策略实现了直流母线电压波动下空调电机的全速域稳定运行。

浅析空调用电容运转电动机堵转时热保护器位置对试验结论的影响

本文研究空调用电容运转电动机在堵转条件下,热保护器在电动机的不同位置对试验结论的影响。通过5组验证试验,分别在电动机上方、下方、左侧、右侧设置热保护器,依据GB/T 12350-2022标准第18章非正常试验的要求进行堵转试验。试验结果显示,由实测结构可得热保护器位置不同影响动作时间和电动机温升值。将热保护器位于电动机上方和下方进行比较,热保护器位于电动机上方时的动作时间更长,而且电动机的温升值也更高。热保护器位于电动机左右两侧位置时,对热保护器动作时间和温升值影响较小。本文对空调用电容运转电动机在起安装时,热保护器与电动机的相对位置对堵转保护的影响进行分析,为电动机的设计和空调内电动机的安装位置提供一定的实验依据和理论支持。