电动汽车用内置式永磁同步电机转矩脉动分析及抑制

针对内置式永磁同步电机转矩脉动大、转子结构复杂优化设计困难的问题,将转子上的隔磁桥抽象为转子虚槽,并研究转子虚槽位置对电机转矩性能的影响,在此基础上提出一种通用的优化转子结构降低转矩脉动的方法。首先,推导考虑转子虚槽影响的电机转矩的解析计算模型,并分析转子虚槽位置对电机转矩的影响规律,进而总结降低转矩脉动的电磁设计原则。对不同转子结构的内置式永磁同步电机进行有限元仿真计算,验证解析模型。然后,以一台8极48槽电动汽车用内置式永磁同步电机为例,根据降低转矩脉动的原则对转子结构进行优化。计算优化前后电机的电磁性能,结果表明该方法能够有效降低电机的转矩脉动。最后,通过样机试验验证了理论分析以及仿真的有效性,为解决电机转矩脉动大、转子结构优化困难提供了一种有效的方法。

分数槽集中绕组感应电机启动转矩特性分析

分数槽集中绕组(FSCW)结构感应电机气隙中含有丰富的磁动势谐波,电机直接启动会带来巨大的冲击电流和较大的转矩脉动,选择合适的电机启动方法在确保提供电机启动所需的能量,同时最大程度地降低其成本、提高效率。本文将基于FSCW结构的感应电机研究硬启动和软启动这两种不同的启动方式。全电压法(硬启动)是最简单的方法,但其可能会对电机寿命产生影响;降压降频启动(软启动)则是另一个方法,可以减少启动所需的能量消耗。首先,根据绕组理论建立感应电机的数学模型;通过电磁耦合理论的电磁转矩理论,分析了硬启动和软启动两种工况下的启动转矩、非主导极对数谐波磁场对转矩脉动的影响;然后,基于虚位移法推导出电磁转矩表达式;最后,基于电磁转矩理论讨论了两种启动方式下的电磁转矩和转矩脉动。此外,还通过理论计算、有限元仿真和试验验证了软启动的可行性和稳定性。

降低永磁直流力矩电动机转矩波动的措施

转矩波动是影响永磁直流力矩电动机输出力矩稳定性和精度的主要因素之一。分析了永磁直流力矩电动机转矩波动产生的机理,主要包括换向和电磁磁阻引起的转矩波动。针对该原因主要采用虚槽、增加换向片数等措施降低转矩波动,对改进样机进行实际测试分析,转矩波动系数指标改善。

分数槽集中绕组双馈感应电机电磁特性分析

定转子均采用分数槽集中绕组结构的双馈感应电机极槽数接近,气隙中含有丰富的磁动势谐波,谐波极对数磁场相对于转子高速旋转,会引起电机的转矩脉动。为此,通过磁能和虚位移法求解电磁转矩解析表达式,分析不同次数、不同运动方向的谐波磁场对电磁转矩的影响以及转矩脉动的特点;利用编码器的定位测量功能,提出了一种测量样机转子实时位置的方法,从而量化分析感应电压、电磁转矩等参数。最后利用有限元建立样机二维模型,仿真结果表明:转子转速越快,转子感应电压幅值越小,转矩脉动频率越高,转子转速越慢,转子感应电压幅值越大,转矩脉动频率越低,验证了分数槽集中绕组双馈感应电机电磁耦合理论的正确性。

弹用永磁直流力矩电机高频波动的优化设计

永磁直流力矩电机在武器装备领域中应用广泛,为解决弹用永磁直流力矩电机感应电压和电流的高频波动问题,基于高频波动产生的机理,提出一种虚槽设计与优化电刷组件相结合的优化设计方法,使电机能够满足高频波动性能指标要求。虚槽设计能够增加换向元件个数,减小元件匝数,从而减小换向电流;在整流子内壁增加V形齿槽并优化转子成型工艺,便于转子生产。优化电刷组件包括:刷架结构优化、弹簧片优化、电刷头材料优选和电刷磨合工艺优化,以保证电刷的共面性、压力一致性并减少电刷头的磨损。对优化后的电机进行仿真和实验测试。研究结果表明,所提优化设计方法能够有效抑制高频波动,优化后的电机感应电压波动峰峰值降低75.23%,电流波动峰峰值降低76.77%,使电机满足设计指标要求。

内啮合高阶椭圆齿轮多方案虚拟插削与分析

为探索节曲线内凹的内啮合高阶椭圆(斜)齿轮插削方法,文章基于内啮合插削运动特征,建立高阶椭圆(斜)齿轮插削模型,构建直齿轮插削插刀等转角、齿坯等弧长、齿坯等转角和齿坯等极角方法,设计斜齿轮插削插刀附加运动和齿坯附加运动方法。虚拟插削显示,节曲线内凹的高阶椭圆(斜)齿轮能够采用上述方法进行插制,齿坯等弧长法插制的齿轮各齿廓齿面精度一致,附加运动方法对齿向精度无影响。

基于改进粒子群优化算法的鲁棒性列车运行图编制方法

以列车优先级、追踪运行间隔时间和连发间隔时间限制为约束条件,以旅客列车的走行公里总数、平均旅行速度、对标准计划的延迟总时间和延迟时间方差,以及货物列车的日车公里总数和日产量6个指标无量纲转化后的合计值最大为综合目标函数,建立列车运行图编制优化模型。为增加列车运行图的鲁棒性,引入虚拟车和缓冲时间槽2个参数,采用改进的粒子群优化算法给出鲁棒性列车运行图编制方法。以5个车站、5列旅客列车和7列货物列车构造模拟环境,采用该方法进行列车运行图编制模拟。结果表明:该方法可铺画出更优的列车运行图,计算效率高;在行车计划受到扰动后,虚拟车和缓冲时间槽释放资源,运行图可以较快地恢复到可接受范围,容错鲁棒性好。

无线局域网能耗性能分析

为得到IEEE 802.11分布式协调功能(DCF)在无线局域网环境中饱和状态下的能耗性能,根据节点在每一虚拟时隙内发送的报文概率和条件碰撞概率,通过计算节点在每个虚拟时隙内的平均能耗和每个虚拟时隙的平均系统时间,得到了节点的平均功耗和网络的载荷能耗率.分析结果表明:报文越长、信道速率越高,网络的载荷能耗率越低,能耗性能越好;网络的载荷能耗率与网络规模呈近似线性关系;随着信道速率的提高,基本接入机制将逐渐显示出较RTS/CTS接入机制更大的优势;当网络超过一定规模时,节点的平均功耗主要取决于接收功耗,而发送功耗、空闲功耗仅对其有微弱影响.

一种用于滚动轴承的可靠性虚拟试验方法

常规的试验和理论计算不能有效地分析轴承的各类随机误差对其动态特性的影响,因此提出一种滚动轴承可靠性虚拟试验方法.首先基于动态接触力学和显式动力学有限元算法,建立三维参数化深沟球轴承有限元模型,得到轴承内外圈、滚珠、保持架之间的接触应力、应变的变化情况及接触过程中的压力分布情况.在此基础上,运用APDL语言实现乘同余数法产生伪随机数的计算程序,综合考虑轴承原始制造误差以及转速、载荷等不同工况对轴承动态性能的影响,对轴承进行多次随机虚拟试验,运用K-S检验法确定所获得的实验数据分布,求取轴承疲劳失效的可靠度.运用蒙特卡罗法对轴承进行1 000次模拟计算,得出了轴承对各参数变量的可靠性灵敏度,为轴承疲劳强度计算和动态优化设计提供可靠的理论依据.

深孔沟槽拉削工艺及装备

针对深孔沟槽加工难度大的问题,提出数控拉削加工的新工艺方法。介绍深孔沟槽拉削工艺,简述专用数控深孔拉床的研制过程,并通过Pro Engineer软件完成建模、机构运动和动静态分析的产品设计过程。结果表明:该方法能提高产品性能,大大降低设计过程中试制的时间和成本。

转管武器炮箱凸轮曲线槽设计分析

介绍了首先采用最小二乘法及三次样条理论对转管炮炮箱凸轮曲线槽原始测量数据进行处理,然后利用空间滚柱凸轮曲线微分广义矢量函数的设计分析方法,建立了转管炮炮箱凸轮曲线的分析模型,并编制成相应的分析软件,进行曲线优化设计出该转管炮箱凸轮曲线槽,带入虚拟样机运动演示,验证了凸轮曲线槽设计的合理性。

深沟球轴承可靠性虚拟试验方法研究

提出一种滚动轴承可靠性虚拟试验方法。运用蒙特卡罗模拟法对轴承的随机结构模型进行103次模拟计算,得出轴承对各参数变量的可靠性灵敏度,为轴承疲劳强度计算和动态优化设计提供可靠的理论依据。

一种流量自适应的iSLIP算法

针对iSLIP(iterative round robin matching with slip)算法在处理突发业务时性能严重恶化的问题,在iSLIP算法的基础上提出了一种流量自适应的时隙间迭代算法TA-iSLIP(traffic adaptive iSLIP)．该算法根据队列长度智能判断当前流量情况,采取不同的调度策略,充分利用已经匹配的资源,使系统的匹配开销尽可能减小．并给出了TA-iSLIP的算法描述和性能评价,与iSLIP算法、FIRM(fcfs in round-robin matching)算法进行了比较．仿真结果表明,TA-iSLIP在均匀和非均匀流量下都达到了较好的性能,在非均匀流量下的吞吐率达到97％以上．

乌东德水电站明满流尾水洞瞬态水力特性研究

尾导结合的水电站,在水力过渡过程中会出现明满流交替出现的情况。本文采用基于虚拟狭缝法的一维计算和基于VOF模型的三维计算,研究了明满流水电站过渡过程中的调压室涌浪、明满流分界面移动、尾导结合处水深等问题。结果表明:有压流和明满流工况下,一维计算和三维计算的调压室涌浪周期差值在8 s以内,有压流工况的差值小于1s,两者吻合度较高;尾水洞顶压力随时间做周期性衰减运动,明流区洞顶压力为零,满流区洞顶压力与水深正相关;明满流分界面向下游移动速度较快时,会产生一系列的残留气囊;通过尾导结合处的弗劳德数随时间的变化规律可知,该水电站在低水位甩负荷的过渡过程中未产生断流。

圆形断面明满流尾水系统水力过渡过程研究

为了研究圆形断面明满流尾水隧洞的适用性,本文采用基于改进的虚拟狭缝法一维计算以及基于CFD和VOF模型的三维计算方法,对比了圆形断面与城门洞型断面尾水系统在大波动过渡过程中的水力特性。结果表明,两种断面形状的尾水隧洞明满流分界面波动包括退水、平槽、壅水三个过程,两种断面在水力特性方面并无明显差异。明满流尾水系统明满流界面呈明显的三维波动,三维计算具有明显的波前现象。明满流界面的移动伴随着洞顶气囊的产生、发展、破碎与溃灭,但本文体型的尾水洞洞顶气囊破碎时未产生明显的冲击压力,不会对结构产生较大影响。因此,圆形断面尾水系统在明满流工况下无不利流态,可应用于工程实践。

虚槽短距波绕组转子槽漏感的计算

为了计算虚槽短距转子绕组的槽漏感,依据虚槽短距波绕组结构原理,分析了一个相带绕组在发动机转子槽内的分布情况.在此基础上应用导线间的自感及互感特性,采用微分算法研究了虚槽短距转子绕组槽内的漏磁链的分布,推导了虚槽奇数槽短距及虚槽偶数槽短距绕组的槽漏感计算方法.通过实例验证了该方法的正确性.计算结果表明:采用虚槽结构的槽漏感无论是虚槽偶数短距还是虚槽奇数短距在其节距相近时漏感值接近;采用等效实槽的转子槽漏感为虚槽漏感的2倍.

基于虚拟槽理论的轴对称绕组分布无刷双馈电机的结构设计与仿真

本文把轴对称绕组理论揉和虚拟槽理论引入到无刷双馈电机定转子绕组设计中来,这一绕组设计方式提高了电机转子绕组的基波绕组系数,削弱了转子磁动势的谐波,提高了电机的输出功率以及效率。文中对虚拟槽绕组的设计原理、方法进行了详细的分析,并以一台72槽电机为例说明基于虚拟槽理论的轴对称绕组结构的设计方法。围绕电机在功率绕组带恒定负载时电机各部分磁密的饱和程度以及各有功功率曲线和电机的效率、恒定转速下功率绕组带载时输出电压的波形,进行了有限元分析,结果表明基于虚拟槽理论的轴对称绕组分布无刷双馈发电机具有良好的性能。

用于固体火箭推进剂的多功能集成虚拟机床技术

所研究的虚拟机床可以完成固体火箭推进剂整形、药柱复杂翼槽型面加工和燃烧室废药清除3种作业。应用UG建立了机床的三维模型,生成了加工程序,在VERICUT环境下,对加工过程进行了仿真和优化。该技术不仅提高了生产效率,节约了研制经费,缩短了发动机研制周期,同时使生产安全性得到了保障。

外啮合高阶分段变性椭圆齿轮虚拟插削与分析

为了探索节曲线内凹的高阶分段变性椭圆(斜)齿轮插削方法,基于外啮合非圆齿轮的运动特征和节曲线规律,建立高阶分段变性椭圆直齿轮展成插削加工数学模型和插齿刀数学模型;利用计算机技术对高阶分段变性椭圆节曲线凹凸性和凹凸部最小半径进行校验;构建直齿高阶分段变性椭圆齿轮齿坯等极角、齿坯等弧长和齿坯等转角插削方案,设计斜齿高阶分段变性椭圆轮的齿坯和插齿刀附加运动,利用Solidworks二次开发功能进行仿真加工。虚拟插削结果表明节曲线内凹的高阶分段变性椭圆(斜)齿轮能采用上述方法进行插削,相同插削效率下,等弧长插削出的高阶分段变性椭圆齿轮齿廓精度一致,其余插削方案各齿廓精度有差异;斜齿轮插削附加运动对齿向精度无影响。

一种基于虚拟中心的动态时隙TDMA算法

针对拓扑非透明算法维护时隙分配表开销大、无最差性能保障,提出一种适用于Ad Hoc网络的动态时隙TDMA算法—V-TDMA。该算法是以虚拟中心提供的时间同步,在固定TDMA的基础上叠加优先级竞争机制,既能保证最差性能,又有较高的信道利用率,有一定的实际应用价值。