电机/推进器一体化装置(IMP)介绍

简要介绍了目前世界上最新的、也是技术含量非常高的一种电力推进装置,即电机/推进器一体化装置(IMP),给出一些模型图和原理图。该装置新颖独特,具有优越的特性,可用于无人潜行器、电动鱼雷和潜艇电力推进系统。

船舶综合电力系统高机动特性优化策略研究

针对船舶综合电力系统在高机动工况下多电机驱动负载剧烈变化及机械同步轴扭振问题,本研究提出了一种基于“速度环+力矩均衡控制策略”的多电机机械同轴力矩均衡与振动抑制优化方案。该方案通过为每套传动装置设置速度环和转矩环,结合负荷均衡调节器补偿主、从传动装置间的转矩差值,同时在电流闭环中引入速度前馈、转矩补偿、预加力矩和平均速度阻尼等技术,实现了对同步轴系统轴扭振的有效抑制和多电机负载的均衡分配。仿真验证表明,该优化策略在升平台工况下显著提高了系统对扰动的快速响应能力,为船舶综合电力系统复杂工况下的高机动特性优化提供了理论支撑和实践依据。

IMP推进器多种网格技术融合生成方法

为提高集成电机泵喷推进器(IMP)水力性能的研究精度与求解效率,提出一种基于交界面网格生成技术、微分法空间贴体网格生成技术以及分块耦合技术的多种网格技术融合IMP推进器网格划分方法。首先,采用椭圆型微分方程法进行了重要子块三维贴体网格的自动生成;其次,根据模型几何特征及流场特性对绕流流场进行了区域分解并构造其块边界,在此基础上采用数值方法进行相应的分块网格生成以及耦合;最后进行数值模拟,计算验证网格的正确性。结果表明,采用该方法得到的结果与试验结果吻合良好,说明网格质量是可信的。

集成电机推进装置应用综述

综合电力技术是舰船动力系统的一次重大变革,其以模块化、集成化为技术思想,构造了新一代高性能舰船动力系统平台,并逐步成为舰船动力重要的发展方向。集成电机推进装置随着综合电力技术的发展应运而生,在进一步实现电力推进的高功率密度、高效率、低噪声和高机动性能等方面,将起到重要作用。该文从集成电机推进装置的工作原理和特点出发,分析其关键技术研究现状和主要应用构型,并对其应用发展趋势进行探讨。

高空电推进系统的积分滑模反演速度控制

针对高空电推进系统用永磁同步电机的转速跟踪控制问题,提出一种基于反演的积分滑模控制器。对控制器所采用的数学模型、控制算法、稳定性条件等进行研究。在反演法的基础上,将积分因子引入速度环,对转速误差进行补偿;采用指数趋近律构造电流误差的滑模面方程,以减小反演法对系统参数的敏感性;设计全局Lyapunov函数保证控制器的渐进收敛;基于SIMULINK和dSPACE实验平台完成反演和积分滑模反演控制系统的仿真和实验分析。仿真和实验结果表明,相比于反演控制,当参考转速由300 r/min上升到400 r/min时,积分滑模反演控制系统的转速动态响应时间由0.2 s减小到0.1 s;突加1 N.m负载时,转速超调由8 r/min减小到2 r/min,在系统参数摄动条件下,电机稳态运行时无转速静态误差。

温度载荷下装药内外径比和长径比对结构完整性影响的规律研究

在固体火箭发动机装药设计中通常将药柱的外径与内径之比定义为m数(m=R/r)为研究装药设计参数m数和药柱长径比在温度载荷下对装药结构完整性的影响,采用基于Total Lagrangian方法的热粘弹性大变形增量本构关系,通过选取9种m数以及8种药柱长径比,共72个计算模型,对装药结构完整性进行了计算,结果表明温度载荷下药柱最大Von Mises等效应力、应变值受药柱m数以及长径比共同影响.并得出当长径比大于3时,药柱最大等效应力、应变值主要取决于m数的结论.

一种新型一体化推进装置控制系统的研制

采用模块化设计概念研制的一种新型一体化推进装置,由一体化推进器(IMP)和控制系统组成。一体化推进器集成了永磁电机和推进器,电机定子与螺旋桨导管集成,电机转子与螺旋桨集成;通过控制系统中液压系统驱动装置收放、旋转、锁紧;基于CAN总线的控制系统完成装置的运行、调速和监控功能。该装置设计独特、新颖,具有优越的特性,可用于船舶的离、靠码头、应急等辅助推进,非常适用于无人潜行器、轻型/重型鱼雷和潜艇等水下平台的推进。简要介绍了装置的工作原理、特点,重点阐述了装置控制系统的研制。

舰船电力推进电机性能剖析

介绍了综合电力推进的概念、研究发展动态以及舰船电力推进电机的特殊性能要求,剖析了先进感应电机、轴向磁通永磁电机、横向磁通永磁电机、高温超导电机等高性能推进电机的性能特点、拓扑结构及关键技术.在分析推进电机研究应用现状的基础上对其未来发展进行了展望.

美国新一代电动力轻型鱼雷研发策略分析

鉴于电动力鱼雷训练成本低、噪声低、隐蔽性好、可灵活配置模块化电池组以及系统可靠性较高等优势,近些年,美海军开始着力研发新一代电动力轻型鱼雷,其中的集成电机推进器(IMP)新概念技术有所突破。文中在介绍美国新一代电动力轻型鱼雷研发背景的基础上,重点分析了美海军水下战中心研发的IMP的性能优势,并从以下3方面综合分析了美国电动力轻型鱼雷研发策略及其带给我们的启示:应保持对不同动力技术的跟踪与适度研发,以保持长久的竞争力;新型武器装备应强调作战适用性和使用保障成本,以提高综合效益;应从水下战装备体系角度来筹划武器技术的研发,充分重视技术和产品的通用性。

船舶综合液压推进及其泵马达设计(英文)

为解决船舶在向大型化、高速化方向发展时船舶主机设计困难,机舱布置不合理以及机动性能差等问题,提出了一种新型船舶推进方式,即船舶综合液压推进。给出了该推进方式的推进原理,通过工况配合特性曲线图,对其工况配合特性进行分析,对该推进方式的优缺点进行讨论并对其重要组件液压泵以及马达进行设计计算。结果表明船舶综合液压推进具有其独特的优点,是对现有船舶推进方式的有益补充。

新型水下集成电机推进装置的泵喷射推进器结构原理及特点分析

介绍了一种新型水下集成电机推进装置(IMP)中应用的泵喷射推进器。文中详细阐述了泵喷射推进器的结构、原理及其技术特点,并把其与传统的螺旋桨推进方式作比较:泵喷射推进器具有推进效率高、噪声低、操纵性好和适应性强等优点。展望了泵喷射推进技术的应用前景,泵喷射推进器与特种电机集成为一体(IMP)后具有效率高、所占空间小等优点,可用于无人潜航器、轻型鱼雷、重型鱼雷和潜艇等的推进系统。

船舶电力推进系统传导电磁干扰预测分析

针对船舶电力推进系统严重的电磁干扰问题,对系统传导电磁干扰进行了预测分析。通过分析传导EMI传播途径,建立整流器差模干扰等效电路和共模干扰等效电路,并以此为例建立了系统电网侧差模干扰模型、电网侧共模干扰模型、电机侧差模干扰模型和电机侧共模干扰模型。提出了基于双重傅里叶积分法的空间矢量脉宽调制波形解析建模方法,提高了电磁干扰预测分析精度,并考虑了电机高频模型的影响。最后,通过对一功率为10MW船舶电力推进系统传导电磁干扰仿真,对系统传导电磁干扰进行了预测分析,具有重要的工程应用价值。

基于混沌蚁群算法的鱼雷集成电机推进器电机优化设计

针对集成电机推进器(IMP)一体化结构要求电机功率密度大,效率高的特点,采用将混沌优化算法嵌入蚁群算法的混合智能优化算法——混沌蚁群算法(CACA)对集成电机推进器特种电机设计方案进行优化,该方法充分利用以上2种优化算法的优点,即蚁群算法的高精度和混沌算法的快速性。优化结果显示,优化后的设计方案使电机效率提高了1.6%,有效体积缩小了5.6%,使电机能更好地适应高启动场合要求,优化效果良好,可为鱼雷IMP特种电机的设计提供参考。

浅谈舰船综合电力推进系统及其相关技术

本文详细阐述了舰船综合电力推进系统及其相关技术的内涵和特点,主要分析了以美、英两国海军为代表的国外海军综合电力推进技术发展现状以及其涉及到的推进电动机、变流器等关键技术,并提出了我国在发展综合电力推进技术过程中存在且需解决的一些问题。

海洋工程船舶推进电动机要求分析

采用综合电力推进系统已成为船舶推进发展的趋势,推进电动机为综合电力推进系统重要设备之一,其性能的好坏直接影响整个船舶的性能。本文通过对海洋工程船舶推进电动机的基本要求和规范要求进行分析,为推进电动机的设计、制造提供参考。

波浪推进艇的集成电机推进器设计及航速预报

为了给现有的波浪推进无人艇研制辅助动力装置,对有桨轴型集成电机推进器进行了相关的设计,包括电机设计、水动力性能和桨叶结构强度计算。首先进行电机的设计和螺旋桨的选型,并通过流固耦合方法对集成电机推进器周围的流场和桨叶应力场进行了计算。然后使用Star ccm+重叠网格法计算了水翼抬离水面工况无人艇模型的静水阻力,并与拖曳试验结果进行比较,验证了CFD计算方法的可行性。最后使用体积力法替代螺旋桨的作用,对安装了首固定水平翼和一个集成电机推进器的波浪推进无人艇在静水和迎浪规则波中航行时的航速进行了预报。

六相集成型电驱-充电系统容错运行研究

在此针对基于不对称六相永磁同步电机(ASPMSM)的集成型电驱-充电系统(IPCS)容错运行方案进行研究,以保证其在发生开路故障时能够安全运行。首先,分析了六相IPCS的电路拓扑与正常运行工况下的电流轨迹;其次,针对IPCS单相绕组开路故障进行分析,得到的电流轨迹验证了故障条件下电机将产生旋转磁场;然后,从调整定子电流幅值与相位的角度出发,基于最小铜耗准则建立了目标函数,并构建了用于实现网侧电流平衡与无旋转磁场的两个约束条件,利用Matlab优化工具fmincon求解优化结果。最后,搭建了实验平台,在1.5kW功率条件下进行了实验研究,实验结果验证了理论分析的正确性。

船舶电力推进系统电磁环境虚拟暗室测试技术研究

针对船舶电力推进系统体积大,功率高,结构复杂,电磁干扰严重等特点,提出了一种船舶电力推进系统电磁干扰虚拟暗室测试技术。首先设计了多传感器同步测试电力推进系统的电磁干扰,克服单传感器分布测试时带来的时间差问题,并提出了时频同步技术保证多传感器测试的信号时间与频率同步,从而提高测试精度和应用范围。然后设计了基于独立分量分析的多通道盲源分离算法,利用源信号近似的统计分布先验知识分离出每个传感器的信号。最后建立了虚拟暗室测试系统进行试验验证,计算机仿真以及试验结果证明该技术准确而快速地测试出了电力推进系统的电磁环境,确定了电力推进系统的主要干扰源,保证电力推进系统的电磁兼容性,具有重要的工程应用价值。

新型集成电机推进器设计研究

为了实现单轴推进潜艇,在主推进轴系故障失效状态下的应急推进,在参照吊舱推进器的基础上并结合导管桨结构形式,通过将传统电机、螺旋桨推进型式在轴向空间进一步集成,设计出新型集成电机推进器,并通过设计实例对集成电机推进器在结构特点、电机设计、水动力学仿真与模型水池试验等方面进行说明,论证集成推进器高效率、高功率密度的特点,适合于作为潜艇应急推进装置。

无轴轮缘推进器流热耦合研究

无轴轮缘推进器将永磁电机与螺旋桨集成一体,螺旋桨旋转时对电机电磁损耗与流场换热特性产生影响,进而改变各部分的温度分布。采用有限元法(FEM)计算推进电机的电磁损耗,采用有限体积法(FVM)建立流体场和温度场仿真模型,对推进器的电磁-流-热耦合问题进行仿真分析。通过对比仿真和试验结果,验证了流热耦合仿真方法的有效性。在此基础上,推导了螺旋桨转速与集成电机的损耗关系,并利用仿真模型分析了在不同进速系数、不同转速、不同间隙下推进器电磁损耗及流体场对推进器散热的耦合影响。结果表明,外域水流对推进器的温升影响较小,当间隙流速达到一定程度时散热减缓;推进器螺旋桨转速与集成电机电磁损耗存在幂次方关系;推进器主要靠间隙流体的流动带走热量,间隙大小会影响推进器散热,应合理选择推进器间隙尺寸。