面向短时/断续工作制的电机系统固–液相变热管理技术及应用发展

固–液相变现象表现出的潜热特性可有效平抑瞬时温升,将其应用于航天航空、奔越式机器人、新能源汽车、数控机床等电机热管理系统,可有效提高短时工作制或断续周期性工作制(S2—S8)下运行的伺服电驱动系统的瞬态性能。为了总结归纳固–液相变材料的电机系统热管理技术及其应用现状,该文针对固–液相变材料特性、系统数值计算与仿真模拟、样机实验测试方法、相变热管理系统结构等4个方面开展调研,并提出亟待解决的关键技术问题。研究发现:目前阶段石蜡和低温熔盐是适合电机系统的最佳相变介质,但仍存在导热系数较低的问题,需通过改性强化解决;通过机壳灌注相变材料,可有效实现温升平抑,但尚缺乏有针对性的热路拓扑设计;采用焓–多孔方法是模拟相变过程的理想手段,但糊状区参数的取值缺乏理论指导;最后,固–液相变过程的测试中侵入式传感器易对电磁、热、流场的自然演变过程产生干扰。

稀土永磁同步电机的轻量化技术分析

阐述稀土永磁同步电机的优点,它是一种采用稀土永磁材料作为励磁的同步电机,具有无滑差、高效率、高功率因数等。探讨稀土永磁同步电机的拓扑结构设计和优化、稀土永磁同步电机机壳以及支撑架的结构优化。介绍稀土永磁同步电机集成化的特点。

高速电主轴热-结构耦合及选材分析

高速电主轴热变形问题一直是影响加工精度的重要因素。为降低电主轴的温升和轴向热伸长量,对某电主轴的热源及热边界条件进行分析,利用ANSYS Workbench软件进行热-结构耦合仿真,得到电主轴温度场和热结构耦合场;搭建实验台测试电主轴系统的温度场和轴向热伸长,验证有限元模型建立的正确性。最后选用38CrMoAl、ZrO_(2)、Si_(3)N_(4)、玻璃陶瓷作为主轴材料进行热-结构耦合对比分析。结果表明:陶瓷材料在热态性能方面优于钢材,玻璃陶瓷材料热态性能最好。

高速永磁电机结构设计及损耗分析

从定子结构、定子材料、转子设计、永磁体材料选择对永磁电机设计进行分析,对200kW、20000r/min、4极高速永磁电机进行了系统计算,通过计算和软件模拟电机损耗,分析变化规律,确定了设计参数。

压电直线精密驱动器研究

提出一种新型的压电直线精密步进驱动器。该驱动器采用仿生运动的原理,以定子主动箝位的方式和双侧薄壁铰链微变形结构,解决了以往压电精密驱动器箝位不牢固、步进频率较低、行程小、分辨率低、速度低、驱动力不稳定等问题。研制的精密直线驱动器能够实现高频率 100 Hz,高速度30 mm/min,大行程>10 mm,高分辨率0.05μm,大驱动力100 N等特点,大幅度提高了压电型步进驱动器的驱动性能。

核电站反应堆冷却剂泵电动机转子飞轮的设计与评定

本文介绍和分析了国内外飞轮的设计与评定问题及相关要求，包括结构特点、设计准则、飞轮材料及飞轮检验等。

不同冷却结构的微型电动车用感应电机三维稳态温度场分析

以实际样机为实例,建立了微型电动车用风冷和水冷感应电机稳态温度场的热网络模型及有限元模型。以此模型为基础,计算了风冷、水冷电机额定负载运行下的热网络节点温度及稳态三维温度场分布。比较了热网络法与有限元法的计算精度及优缺点;探讨了风冷、水冷周向螺旋槽及轴向直槽冷却结构对电机温升的影响;分析了流体介质、转子鼠笼材料及机壳材料等与电机温度分布的关系和规律。用相应样机进行实验研究,实验结果与计算结果吻合,验证了仿真分析的正确性。

高速感应电机转子涡流损耗的计算方法及影响因素

结合解析法和二维涡流场有限元法,提出一种计算大型高速感应电机转子涡流损耗的半解析法,利用二维涡流场有限元法计算转子表面磁密,并在此基础上基于麦克斯韦方程组详细地推导出了解析公式。以一台兆瓦级高速感应电机为例,将半解析法与二维瞬态有限元法的计算结果进行对比,结果满足工程实践的精度要求。此外,采用半解析法研究转子材料和转子结构对转子涡流损耗的影响,结果表明:转子材料的相对磁导率越高、电导率越低,转子涡流损耗越小,端部有端环结构能降低转子的涡流损耗。

固体发动机药柱正交各向异性材料参数灵敏度分析

正交各向异性材料已在大型固体发动机上得到广泛应用。为了较大地降低发动机药柱的VonMises应变水平,极大地提高发动机的结构完整性能,以星形药柱为例,对固体发动机药柱推进剂和绝热层的弹性模量和泊松比等正交各向异性材料参数进行了灵敏度分析,得到了固体发动机药柱正交各向异性材料参数的灵敏度系数。分析方法与结论对固体发动机的优化设计具有指导作用。

数控机床三明治复合结构进给系统设计

在数控机床的直线电机进给系统运行中，绕组线圈发热、铁心磁滞发热及其他机械摩擦发热，会导致温升过高，产生热变形，从而影响工件加工精度。添加相变材料的高孔隙率泡沫金属三明治复合结构不仅能有效地减轻结构的质量，而且具有良好的热特性。将三明治复合结构形式应用于对数控机床的直线电机进给系统的改进设计中，通过对多孔金属和相变材料的分析，动子底板采用铝金属泡沫为基体、并填充石蜡（熔点为27～28℃）的三明治复合结构，在金属泡沫芯的外围通过钢板进行覆盖及密封。该结构在受热情况下在一定的时间范围内可保持在恒温状态不发生变化，有利于减小机床的热变形，提高加工精度。

应力释放罩对固体发动机药柱结构完整性的影响

用有限元方法,分析了低温环境下应力释放罩的材料参数和结构参数对固体发动机药柱结构完整性的影响规律。结果表明,壳体/绝热层界面上存在由应力释放罩结构参数控制的驻点,界面应力与材料参数在驻点间呈交替的正负相关分布,调整结构和材料参数,可改善界面应力水平。内孔中段表面危险点的最大VonMises应变对应力释放罩材料和结构参数不敏感。

不同永磁材料与磁极结构在轿车永磁起动机中的对比研究

永磁材料和磁极结构的选择直接关系到永磁起动机设计的成败 ,是永磁起动机设计者首先应当解决的问题 ,目前尚无完善的选择原则。为解决这一问题 ,本文采用不同永磁材料和磁极结构对奥迪 1 0 0轿车永磁起动机进行了设计 ,并在性能指标、经济性、可靠性和工艺性等方面对设计方案进行了对比研究 ,得出了有关结论 ,可供设计者参考。

绝缘防护结构及应用

提出了绝缘防护结构的概念,以水轮发电机绝缘为例,介绍了电机端部、槽内及引接线绝缘防护材料和防护结构。绝缘防护结构,对未来电机绝缘的发展具有实际应用价值。

直驱式电液伺服阀用线性力马达耐高温优化设计

线性力马达研究在高温下永磁铁存在退磁、线圈散热能力下降导致许用电流降低等问题,对材料选择和结构优化设计提出了挑战.文中从线圈参数、气隙结构、永磁材料等方面对6通径DDV阀用线性力马达进行优化设计.利用Ansoft Maxwell软件建立线性力马达有限元仿真模型,针对线圈结构参数,重点研究安匝数的优化选择;针对气隙结构参数,研究气隙宽度、高度等因素对马达力性能的影响;对耐高温永磁体的材料进行优化选择.仿真与实验结果表明:优化后的线性力马达耐高温能力和输出力显著提高,工作油温最高可达200℃,驱动力在100 N以上.

纤维缠绕复合材料结构可靠性评估方法及其应用

为了更加科学有效地评估纤维缠绕复合材料结构的可靠性,根据复合材料渐进失效特点,应用结构系统可靠性理论和方法,将复合材料视为连续体的结构系统,基于复合材料有限元模型对"单元"和"系统"进行了定义,构建了概率渐进失效分析的基本流程,提出了主要失效序列和结构整体的失效概率的精确解算式和近似计算方法。为解决复杂结构系统主要失效序列识别耗时巨大,甚至不可能实现的问题,提出了快速分枝-界限法、临界组群(组件)失效、最弱链模型、分枝点的确定性初步筛选等技术方法。以固体火箭发动机纤维缠绕壳体为典型应用对象,首先运用渐进失效分析方法对纤维缠绕壳体进行了有限元分析和实验验证,然后基于验证的有限元模型,应用本文所提方法,对其进行了概率渐进失效分析和结构整体失效概率的计算,结果与建立方法的假设一致,验证了本文方法的科学性和有效性。

半主动动力吸振器的变刚度技术

半主动动力吸振器因其低能耗和宽的适用范围在许多振动控制中得到应用,通常采用的变刚度技术是决定其振动控制性能的关键。就现有的各种技术实现方式的原理、刚度变化范围、刚度相应速度和适用性等性能进行了分析和比较,特别是对其中重要性能进行了比较深入的分析,给出了综合评价,并提出的一种容易实现的变刚度装置。

防爆变频调速装置隔爆外壳结构的设计

主要介绍了防爆变频调速装置,防爆外壳结构的材料、强度、结构设计包括的内容以及隔爆壳体厚度的计算方法。同时阐述了防爆变频调速装置的主要结构特点,装置内所有的电器元件分别置于数个防爆壳体内。

ZQ-42型直流牵引电动机的改造设计及实现

针对原德国生产的直流牵引电动机因运行时间较长而暴露出许多问题,从而影响了煤矿井下安全生产的问题,对此重新设计了电动机的结构、绝缘等主要部分。该电动机通过性能试验表明,其不仅结构紧凑,而且调速范围广,过载能力强,满足了煤矿井下运输工况恶劣的工作要求。

悬浮式带式输送系统的设计优化分析

文中分析了悬浮式带式输送系统的物料传输机理,介绍了输送系统的基本情况,并对其工作原理及计算方法进行了分析,按设计原则和一些计算方法进行了参数选取,并对输送机的主要零部件进行设计,对其关键部件进行有限元模拟,最终达到了生产要求。通过对传统带式输送机改进,提出一种新型的永磁驱动方式,取代传统多段式减速器,通过控制单元调整永磁电动机的转速,可省去减速器,提高传动效率,降低系统维修工作量,避免碰撞,同时启动响应迅速、扭矩大,可以在负荷状态下直接起动。

铁路轴承保持架结构设计及材料选择

阐述了轨道交通车辆用轴箱轴承、齿轮箱轴承、牵引电机轴承的技术特点,并提出轴承保持架结构设计重点和材料的选型方向。