基于试验的磁力耦合调速器传动特性分析与研究

以45kW双盘异步式永磁涡流传动调速器为研究对象,建立了永磁涡流传动调速器机械能与磁能之间的能量平衡方程,结合虚拟仪器技术,设计并搭建了磁力耦合调速器性能测试综合试验平台,着重对永磁涡流传动调速器的调速特性、机械特性和温度特性进行了试验测试与研究分析,结果表明,永磁涡流传动调速器在拖动电机转速一定条件下：恒负载情况时,负载输出转速与气隙距离之间近似呈二次函数关系,且在不同的负载条件下,永磁涡流传动调速器有不同气隙距离下的调速特性;气隙距离恒定时,负载大小与负载输出转速近似呈线性关系,机械特性偏“软”;永磁涡流传动的拖动电机输出转速、负载和气隙距离恒运行情况下,永磁盘、散热片及中部连接轴承温度最终处在很小的范围内波动,呈现稳定状态,试验与分析结果可对进一步研究磁力耦合调速器的工况使用及优化设计提供指导与参考依据。     

变频器选型方法及应用

一、变频器的选型采用变频器控制电机传动，电机启动电流小，可以连续调速，最高转速不受电源影响，低速时恒定转矩输出，可以使用笼型电机且一般不需要维修，以下是选择变频器的一般步骤。1、确定负载机械特性确定负载机械特性后，再选择变频器和电机，否则所选电器不能充分发挥性能，如产生大马拉小车或电机过热等现象。     

直流电机调速在机床主传动上应用

现今生产的直流调速电机的调速范围和输出扭矩有限,为了满足大切削力的切削转速宽范围,必需用机械变速手段来增大主传动的扭矩和主传动的转速范围。机床主传动转速范围普遍采用机械两档无级变速主传动系统,     

关于盘式永磁调速器的若干技术研究

该文介绍了一种新型节能调速设备,即筒式永磁调速器,介绍了其结构和工作原理,比较了其与盘式永磁调速器、变频器和液力耦合调速器的优势所在,并进行了成本、可靠性、寿命、可维护性方面的分析比较。筒式永磁调速器是未来电机调速的首选产品,对工业发展具有重要意义。     

直线型和推进器型负载变频异步电动机的转差率

利用异步电动机机械特性曲线,分析了变频调速异步电动机在拖动直线型负载和推进器型负载时转差率随频率的变化规律.结果表明:变频调速异步电动机拖动直线型负载时,频率改变而转差率不变;拖动推进器型负载时,转差率的改变不仅与频率有关,还与电机的额定转差率有关.在近似计算时,可以认为变频后的转差率与额定转差率之比,等于变频后的频率与额定频率之比的平方.     

电动汽车新型永磁同步电机的非均匀气隙建模及性能分析

针对电动汽车永磁同步电机输出扭矩大、恒功率调速范围宽的需求,研制了一种新型内置切向径向并联磁路非均匀气隙永磁同步电机。通过建立非均匀气隙转子正弦分布子域模型,并结合能量法和傅里叶分解法,推导了均匀气隙和非均匀气隙时齿槽转矩的解析表达式,获得了转子偏心距对齿槽转矩、弱磁扩速倍数的影响规律。结果表明:对于提出的内置切向径向并联磁路永磁同步电机,当转子偏心距为4mm时,电机峰值齿槽转矩削减了62%,弱磁扩速倍数提高了16.7%。试制的样机通过试验验证了理论分析的正确性。     

电动汽车新型永磁同步电机的非均匀气隙建模及性能分析

针对电动汽车永磁同步电机输出扭矩大、恒功率调速范围宽的需求,研制了一种新型内置切向-径向并联磁路非均匀气隙永磁同步电机。通过建立非均匀气隙转子正弦分布子域模型,并结合能量法和傅里叶分解法推导了均匀气隙和非均匀气隙时的齿槽转矩解析表达式,获得了转子偏心距对齿槽转矩、弱磁扩速倍数的影响规律。结果表明:对于提出的内置切向-径向并联磁路永磁同步电机,当转子偏心距为4 mm时,电机峰值齿槽转矩削减了62%,弱磁扩速倍数提高了16.7%。最后试制了样机,通过试验验证了理论分析的正确性。     

电动汽车新型永磁同步电机的非均匀气隙建模及性能分析

针对电动汽车永磁同步电机输出扭矩大、恒功率调速范围宽的需求,研制了一种新型内置切向-径向并联磁路非均匀气隙永磁同步电机。通过建立非均匀气隙转子正弦分布子域模型,并结合能量法和傅里叶分解法推导了均匀气隙和非均匀气隙时的齿槽转矩解析表达式,获得了转子偏心距对齿槽转矩、弱磁扩速倍数的影响规律。结果表明:对于提出的内置切向-径向并联磁路永磁同步电机,当转子偏心距为4 mm时,电机峰值齿槽转矩削减了62%,弱磁扩速倍数提高了16.7%。最后试制了样机,通过试验验证了理论分析的正确性。     

带式无级变速器性能试验台的开发

基于对橡胶带式无级变速器(CVT)基本结构和调速原理的分析,开发了一套对带式CVT调速特性、承栽能力、传动效率等进行测试的试验台,主要实现对输入输出转矩和转速的测量以及对移动盘轴向位移的提取.在该试验台上对一款CVT样机在不同的速比、转速、负载下调速特性和传动效率的变化规律进行测试,测试结果验证了理论分析,得出不同工况下CVT调速特性和传动效率的变化规律,并根据试验结果给出了提高传动效率的途径.     

电动汽车新型永磁同步电机的非均匀气隙建模及性能分析

针对电动汽车永磁同步电机输出扭矩大、恒功率调速范围宽的需求,研制了一种新型内置切向-径向并联磁路非均匀气隙永磁同步电机。通过建立非均匀气隙转子正弦分布子域模型,并结合能量法和傅里叶分解法推导了均匀气隙和非均匀气隙时的齿槽转矩解析表达式,获得了转子偏心距对齿槽转矩、弱磁扩速倍数的影响规律。结果表明:对于提出的内置切向-径向并联磁路永磁同步电机,当转子偏心距为4 mm时,电机峰值齿槽转矩削减了62%,弱磁扩速倍数提高了16.7%。最后试制了样机,通过试验验证了理论分析的正确性。     

磁力耦合式高压流变仪测试系统测试参数修正

磁力耦合式旋转流变仪因内、外磁环磁力耦合而导致内外磁环转动不同步,存在延迟启动问题,造成流变仪测试数据出现较大偏差。为解决这一问题,根据流变仪内、外磁环扭矩平衡以及内外磁力耦合特性,建立磁力耦合式旋转流变仪传动过程物理模型,并以HAAKE-MARS 60高压流变仪为例,对牛顿流体恒剪切率加载条件下测量参数进行修正。结果表明:测试物料黏度越大,剪切速率越小,内转子转速波动幅度越大,内转子表面真实剪切应力越小于外磁环剪切应力;因区分了流变仪马达扭矩和作用于流体的负载扭矩,以及考虑了测试过程中内、外磁环转速的差别,黏度修正值较接近于真实黏度,且黏度越大,剪切速率越高,黏度修正效果越好;很好地解决了高压流变仪测试系统下流变测试结果"失真"问题。     

电动汽车用内置式永磁无刷直流电机设计研究

设计一台电动汽车用内置式永磁无刷直流电动机,分析气隙尺寸、永磁体厚度、定子绕组匝数等主要结构参数对电机效率、转矩电流比的影响,针对电动车辆复杂的工况对比分析不同负载率下电机的运行性能,完成优化样机研制及测试.研究结果表明:在机械加工能力允许的前提下,适当减小气隙长度可提高电机低速区性能;在兼顾成本的同时,适当增加永磁体用量可提升电机整体性能;适当减少绕组匝数可提高电机高速区性能,但会导致低速区的转矩电流比下降.电机在额定负载时整体效率最高,说明设计方案对额定点的选取合理;转矩电流比随负载率的增加而增大,分析认为这与输出转矩中的磁阻转矩分量有关,这是内置式永磁电机与表贴式永磁电机的一个重要区别,设计需要特别注意.样机测试结果表明:恒转矩区和恒功率区的转矩、功率都满足驱动系统要求.     

一种新型大功率风机无级调速节能动力装置设计

针对驱动风机负载的大功率电机无级调速困难、变频器价格昂贵、低速段效率低等问题,提出了一种基于行星差动传动原理的大功率风机无级调速节能动力系统。以节能为目标,给出了无级调速动力装置的优化设计方法,建立了大功率电机与变频调速电机的匹配关系。基于相似性原理研制了调速系统模型样机,并进行了调速和节能性能试验。结果表明:提出的无级调速动力装置能很好的实现无级调速功能,且相比于单独变频电机拖动,在调速范围内具有显著的节能优势。     

基于永磁调速技术的风机系统节能改造

永磁调速是非机械硬连接无级调速技术,具有结构简单、运行可靠、环境适应性好等特点,在石油化工领域有着广泛的应用。该研究简要介绍了永磁调速器(PMD)的工作原理,比较了其与变频器的优势,该方案所涉及的75k W永磁耦合调速器是专为A化工集团1#风机进行调速控制,实现节能减排的设备,它具有平滑无级调速、高功率因素、高调速精度以及滑差功率逆变回收等特点。     

变频调速与电动机拖动控制

变频器与异步电动机相配合 ,使交流传动系统具备了调速范围宽、稳速精度高、动态响应快以及运行可靠性高的特点及良好的技术性能 ,因此 ,变频调速是异步电动机理想的调速方法。变频调速根据其不同的负载性质 ,采用的控制方法也不同 ,通常分为恒磁通调速和恒功率调速。文章针对异步电动机变频调速的方法及对应机械特性进行理论分析 ,并讨论了在电力拖动中的起动、升速和制动问题     

表贴式永磁电机阶梯形永磁体设计及特性分析

调速永磁同步电动机要求永磁体产生的气隙磁密波形呈正弦分布,以此产生正弦形的空载反电动势,为此文章设计出一阶梯形永磁体结构以产生近似正弦分布的气隙磁密波形;对一矩形周期函数和阶梯形周期函数分别进行傅里叶级数展开,得出在特定条件下阶梯形周期函数的各次谐波幅值比矩形周期函数小,鉴于此提出阶梯形永磁体结构;在磁场分析软件Magnet中,分别搭建了阶梯形调速永磁同步电机及瓦片形调速永磁同步电机的有限元分析模型并仿真,对仿真获取的气隙磁密做谐波分析,结果表明阶梯形永磁体产生的气隙磁密的各次谐波幅值明显小于瓦片形永磁体。     

流体黏温特性对液黏调速离合器传动特性的影响

液黏调速离合器主、从动摩擦盘之间存在的转速差会导致油温升高,进而影响其传动性能.以一对摩擦副间隙内流体流场为研究对象（摩擦盘表面无油槽）,建立定常、层流条件下的简化数学模型,同时考虑流体黏温特性的影响,运用数值计算方法获得了流场温度、剪应力及转矩的数值解.在此基础上,搭建了液黏传动实验台进行实验验证研究.结果表明：受流体黏温特性影响,输出转矩与输出转速之间呈非线性关系;当其他工作条件不变时,输出转矩随输入流量的增加而增加,尤其在低输出转速段,转矩增量较明显.     

地铁用电机传热特性数值模拟与实验研究

为研究电机的超温问题,以负载状态的地铁用电动机为例,考虑电机结构的不对称性,建立三维全域物理模型。采用ANSYS软件,旋转部件应用多重旋转坐标系,进行流动与传热耦合仿真计算,探究了额定状态下电机内流场和温度场分布特点,以及转速和环境温度对其流动、传热特性的影响。此外,采用预埋热敏电阻的方法对在额定工况运行的电机定子线圈进行测温,验证了数值模型的可靠性。数值分析结果表明:从纵截面来看,轴向中心平面偏非传动端侧约25mm处温度最高;从横截面来看,机箱底部与接线组支撑组件的夹角范围内温度最高,故全域模型比对称模型更合理。此外,随着电机转速增大,定子线圈最高温度近似线性升高,转速平均每升高1 000r/min,定子线圈最高温度升高6.2%,最高温升升高7.5%;随着工作环境温度升高,定子线圈最高温度近似线性升高,定子线圈最大温升也有小幅升高,环境温度平均每升高10℃,最高温度提高10.1%,最高温升提高2.3%。     

液力调速风电机组变速恒频双模控制

针对液力调速风电机组应用常规控制方法难以实现恒转速精确控制问题,提出了基于模糊PID控制的双模控制方法.根据液力调速系统的传动原理、设计参数和特性,建立了其动态数学模型,给出基于该传动方式的变速恒频(VSCF)控制方法.结合开环及闭环控制,设计了双模控制系统并给出了频率切换策略.以2MW风电机组为例,利用Matlab/Simulink对机组恒功率工况进行仿真分析.仿真结果表明:基于模糊PID控制的双模控制系统能够准确控制同步发电机恒转速,具有更高的控制精度.     

电气自动化控制中变频调速技术研究

通过围绕电气自动化系统的三相异步电动机,探讨电动机传动设备的变频调速机械特性,包括电机电压、频率变频协调控制的稳态机械特征,并在此基础上提出利用矢量控制技术、脉宽调制技术（Pulse Width Modulation,PWM）、空间矢量脉宽调制算法（Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM）,进行三电平逆变器结构构建、电压空间矢量生成、交流电压脉宽调制的控制,做出电气系统电动机变频电压、电流、转子调速的矢量控制,可有效保证电动机从负载转矩到额定转矩、给定转速到额定转速的动态平稳变化。