磁流变传动装置尺寸优化分析与设计

为了优化圆筒圆盘式磁流变传动装置结构和磁场分布，以传递最大转矩为优化设计目标，提出磁场分布、磁流变液有效工作间隙和传动尺寸优化方案；基于磁流变传动特性，采用有限单元法和控制变量法，分别得出最优的磁流变液工作间隙的有效厚度、磁场性能最佳的线圈布置方案和磁流变传动装置结构尺寸的最优化设计方案。结果表明：线圈布置于圆筒端面两侧能够显著增强磁场强度，有效提升磁流变传动装置的传动性能；磁流变液工作间隙结构尺寸满足传动尺寸比ε=1.6时，传递的转矩达到最大值13.3 N·m,此时传动性能最佳、装置结构紧凑。     

电磁摩擦与磁流变联合传动性能研究

针对磁流变液传动装置转矩偏小和温度升高磁流变液性能下降的问题,提出一种磁流变液和电磁摩擦联合传动装置,并介绍其工作原理。利用Maxwell软件对装置进行磁场有限元分析,得到线圈在不同位置时磁流变液工作区域内的磁场强度和磁感应强度;基于圆筒式磁流变液传动装置转矩公式和电磁吸力公式,计算出磁流变液传递的转矩和电磁摩擦转矩。结果表明：随线圈分布位置距离摩擦盘越近,装置传递的转矩越大;当线圈分布在主动轴两端最外侧且距摩擦盘0 mm时,电磁摩擦转矩达到最大值96.86 N·m,同时磁流变液传递转矩也达到最大值36.60 N·m,总传动转矩为130.25N·m;相较于单一的磁流变液传动,电磁摩擦与磁流变联合传动装置传递转矩性能提升255%。     

基于异形间隙的磁流变液传动装置性能研究

基于磁流变液工作间隙形状对磁流变传动装置传动性能的影响，分析3种不同工作间隙形状的盘型磁流变传动装置结构和传动性能上的差异。通过磁场有限单元法对传动装置进行有限元分析，对传动装置的结构和尺寸进行优化，建立圆弧形工作间隙的转矩方程，并通过计算对3种不同形状间隙的转矩大小进行对比。研究结果表明：当电流为3 A时，3种形状的磁流变液转矩分别为55.77、71.40、74.73 N·m,锯齿形工作间隙和圆弧形工作间隙的转矩分别是平面形工作间隙转矩的1.28倍和1.34倍。     

圆筒式楔形间隙磁流变传动装置的设计

针对圆筒式均匀间隙磁流变传动装置间隙内磁场强度不均匀的问题,提出将磁流变传动装置的均匀间隙改进为楔形间隙,设计出了圆筒式楔形间隙磁流变传动装置,推导了圆筒式楔形间隙磁流变传动装置的理论转矩公式,进行了磁场有限元模拟仿真,对比了均匀间隙与楔形间隙的差异,并分析讨论了楔角角度和间隙宽度对工作间隙的磁感应强度分布均匀性和输出转矩的影响,结果表明:在其他条件不变的情况下,当楔角角度为1.074°左右时,其工作间隙的磁感应强度分布最均匀;同时,楔角角度越小,输出转矩越大,均匀间隙的输出转矩最大。     

车辆传动桥二次调节模拟加载系统的特性分析

本文建立了模拟车辆发动机驱动二次元件的转速控制系统和传动桥轮边加载二次元件的转矩控制系统的数学模型。在此基础上，对校正前后的转速和转矩控制系统进行了开环频域特性分析。并利用MATLAB软件，对该系统进行了输出响应特性仿真，依此对系统的控制精度和响应特性进行了较为详细的分析。所得有关结论，为车辆传动桥二次调节模拟加载系统的设计提供了依据。     

磁流变调速风扇离合器的特性分析

应用Bingham模型建立磁流变离合器传递转矩与输出转速的计算模型,分析离合器的负载特性,结果表明:一定范围内可通过减小离合器输出转速增大输出转矩,减小工作间隙和增大传动圆盘内径都可增加离合器开环传动系统刚度。离合器所需控制比与最大调速比为平方关系,减小离合器传动圆盘内径及增大传动间隙、选择多间隙结构可提高离合器的控制比,增大调速范围。功率损失分析表明,拖动风扇调速时的滑差功率损失在传动比为3∶2时出现极值,因此实践中可通过控制传动比来控制滑差功率损失从而控制离合器的温升。     

基于电磁挤压的磁流变液传动性能研究

针对磁流变液纯剪切传动传递转矩小的缺点,提出一种基于电磁挤压的磁流变液传动方法。利用有限元软件Ansoft Maxwell进行磁场有限元仿真分析,得到不同输入电流下磁流变液的剪切屈服应力以及压盘所受到的电磁力。基于磁流变液的挤压强化效应,分析磁流变液在受到压盘挤压强化后的剪切屈服应力及传递的转矩。结果表明：磁流变液在受到挤压后,剪切屈服应力会增大,从而使装置所能传递的转矩增大;磁流变液在挤压剪切模式下传递的转矩是纯剪切模式下的1.53倍。     

侧边正弦形调磁极片磁力齿轮的齿槽转矩分析

为了减小磁力齿轮的齿槽转矩，削弱工作时的转矩波动，使磁力齿轮拥有更高的传动效率，应用于更多场合。在分析了磁力齿轮齿槽转矩的形成过程及波形变化趋势提出了一种侧边正弦形调磁极片结构。首先，对侧边正弦调磁极片中能影响齿槽转矩大小的结构参数进行设定；其次，模拟分析设定的调磁极片结构参数对齿槽转矩大小影响的具体趋势，得出调磁极片开槽率、调磁极片径向厚度和正弦曲线幅值对磁力齿轮齿槽转矩大小影响的曲线图，并将传统的扇形与侧边正弦形调磁极片进行对比。根据仿真模拟得到的最佳参数制作了样机，并通过实验验证了在一定输入转速和负载下，磁力齿轮应用侧边正弦形调磁极片相对于扇形调磁极片的输入转矩波动减小了14.67%,输出转矩波动减小了4.80%。实验结果表明，侧边正弦形调磁极片可有效减小齿槽转矩，削弱转矩波动，提高了磁力齿轮的传动效率和使用寿命。     

磁流变液与形状记忆合金复合制动性能研究

针对现有磁流变液制动器使用存在发热严重的缺点，设计一种磁流变液与形状记忆合金复合制动装置，利用装置在制动过程中产生的热量，使形状记忆合金弹簧产生附加的摩擦转矩，提高了装置的制动转矩。阐述该复合制动装置结构和工作原理，进行磁场有限元分析、形状记忆合金弹簧挤压力分析以及复合制动转矩分析。结果表明：磁流变液传递的转矩随电流的增大而增大，形状记忆合金弹簧的摩擦转矩随温度的增加而提高；当线圈电流为3 A、温度达到100℃时，复合制动转矩比单一的磁流变制动转矩提升约31.4%。     

锻压设备用永磁力矩电机燕尾形隔磁装置结构参数对转矩的影响

为进一步提升永磁力矩电机的转矩性能并加强表贴式永磁体的贴磁稳定性，讨论了一种新型燕尾形隔磁装置结构。首先，搭建电机初始模型，并对新型燕尾形隔磁装置结构进行参数化设计。其次，根据电机的等效磁路模型和电磁转矩产生原理，建立了考虑燕尾形隔磁装置结构的平均转矩和转矩脉动数学模型。然后，借助ANSYS Maxwell有限元仿真工具，以平均转矩为优化目标，对不同隔磁装置槽口宽、隔磁装置内圆半径及位置进行了仿真分析并讨论其变化规律。最后，将优化后电机与初始电机的平均转矩和转矩脉动进行了对比分析，结果表明，最优隔磁装置结构参数方案提高了37.2 N·m的平均转矩且削弱了0.04%的转矩脉动。     

双轴永磁动铁式力矩器的设计与应用北大核心

针对双轴机械式陀螺仪力矩需要,分析双轴永磁动铁式力矩器的工作原理,按总体结构布局对力矩器开展总体结构设计,对力矩器的力矩系数、永磁体工作点进行了分析计算。通过永磁体磁性能稳定性试验以及力矩器样机在角速率测量系统中的应用,对试验数据进行了详细分析。针对陶瓷骨架线圈组合体力矩器的力矩系数波动原因,提出无骨架线圈组合件的结构方案,能够较好解决力矩器在高温、大角速率工作状态下力矩系数波动问题,提高力矩器力矩系数的稳定性,更好地满足系统标度因数非线性要求。     

分裂齿集中绕组永磁游标电机电磁转矩特性分析

为了研究分裂齿集中绕组永磁游标电机(PMVM)的电磁转矩特性,基于磁场调制原理建立PMVM的磁动势磁导模型,给出永磁体和电枢绕组单独作用下气隙磁密谐波的次数和转速表达式,分析产生平均转矩和转矩脉动的谐波次数。采用麦克斯韦应力张量法计算各主次谐波产生转矩的大小,确定各主次谐波对电磁转矩的影响。通过有限元分析对结果进行了验证。结果表明：PMVM的电磁平均转矩绝大部分由16次谐波产生,占比98.83%,转矩脉动主要由16、34、48次谐波产生,占比52.29%。PMVM电磁平均转矩的来源主要为永磁体产生的气隙磁密基波,因此可改变永磁体的用量和形状增大其产生的气隙磁密基波以提升PMVM电磁转矩性能。     

导体铜套开槽筒式永磁联轴器的设计与研究

研究齿槽转矩产生的机制,利用有限元电磁仿真软件Ansoft Maxwell建立永磁联轴器二维模型,分析导体铜套开槽筒式永磁联轴器输出转矩提高和转矩波动范围增大的原因。依据齿槽转矩产生机制,进一步分析开槽数量与磁极数的关系对齿槽转矩的影响规律,还通过仿真得到不同槽宽占空比、永磁体占空比条件下PMC的齿槽转矩和输出转矩特性曲线,给出削弱齿槽转矩、提高输出转矩并减小转矩波动的参数优化方法,为永磁联轴器的设计应用提供一定的理论参考。     

一种机电集成锻造操作机钳杆永磁传动旋转装置

本文提出的机电集成锻造操作机钳杆旋转永磁传动装置,集磁场调制型磁齿轮、机械齿轮、伺服电机驱动、控制技术于一体,通过Solidworks建立了机电集成锻造操作机钳杆旋转永磁传动装置的三维模型,然后利用有限元法对其进行分析研究,得出了机电集成锻造操作机钳杆旋转永磁传动装置两层气隙磁密及其所对应的空间谐波次数、静态转矩特性、动态转矩特性、启动特性.     

一种永磁同步电主轴转矩脉动和电磁力波的抑制方法

针对磁极为平行充磁且两边平行的表面式永磁同步电主轴存在转矩脉动和径向电磁力波的问题,提出一种磁极结构优化方法以抑制转矩脉动和径向电磁力波。基于等效面电流法建立磁极表面半径为任意值的永磁同步电主轴转子气隙磁场的解析模型;综合研究转子气隙磁场对定子开槽电主轴转矩脉动、径向电磁力波的影响;在最小气隙长度不变的前提下,确立优化目标(气隙磁通密度的谐波和幅值),并通过迭代计算的方式得到满足不同优化目标的永磁体磁极结构方案(方案一结构和方案二结构);最后,通过有限元法验证转子气隙磁场解析模型的有效性,并对原结构电主轴、方案一结构电主轴和方案二结构电主轴的转子气隙磁场谐波、转矩脉动、齿槽转矩、平均转矩和径向电磁力波进行对比分析。结果表明:该优化方法可以得到满足不同优化目标的永磁体磁极结构方案,实现原电主轴指定阶次磁通密度谐波、转矩脉动和径向电磁力波的综合抑制。     

采棉机动力换挡行驶传动系统设计与试验

针对采棉机作业工况复杂,提出一种由静液压无级变速与机械式有级变速组配式动力换挡无级调速行驶传动方案。建立采棉机田间采摘、田间运输和公路运输3种工作模式控制逻辑,确定3种模式速度范围。构建动力传动方程,确定采棉机设计参数和液压系统元件选型。搭建采棉机样机进行速比特性田间试验,分析调速特性与变量泵效率特性。结果表明：通过变量泵和变量马达联合调控以及改变机械式有级变速箱传动比,可实现采棉机在田间采摘模式时恒转矩输出,在运输模式时恒功率输出;采棉机田间采摘速度范围为0~8.5 km/h,田间运输速度范围为0~14.5 km/h,公路运输速度为0~27.5 km/h;可实现采棉机全程作业无级调速,满足其行驶动力需求。     

基于改进交叉耦合的多永磁同步电机速度同步控制

为减少多永磁同步电机在启动过程中的同步误差并降低电机的启动时间,以传统的交叉耦合控制结构为基础,结合模糊自调整滤波器和新型同步补偿器,提出基于改进交叉耦合的多永磁同步电机速度控制方法,即通过模式选择器对模糊控制器进行工作模式的切换,同时在不同的额定速度和负载转矩下自动调整各电机的软化系数,使各电机在启动过程中遵循软化转速轨迹;通过设计同步补偿器实现相位超前,进而降低同步误差并缩短电机调整时间。最后基于永磁同步电机调速控制平台进行了仿真对比验证。结果表明：在电机负载启动与稳态突变阶段,相比传统的控制结构,改进的交叉耦合控制结构的最大同步误差分别降低了55%和25.7%,速度调整时间同比减少了23%和39%,有效提高了系统的同步性能和动态响应能力。     

不影响永磁直线同步电机推力的磁阻力优化

针对永磁直线同步电机的精确运动控制问题,提出了一种在不影响推力的情况下抑制电机磁阻力的方法.首先,对具有横向和纵向磁通的双边磁通永磁直线同步电机机构进行分析,并对永磁体动子移动时的磁阻力变化进行推导;其次,通过在两个永磁体动子之间引入90°的相位差,以消除端部效应对推力谐波分量的影响,并通过电枢绕组的重新布置来保持原有...     

超强型齿层永磁混合式步进电机结构原理及性能分析

结合定子永磁混合式步进电机和超强型混合式步进电机结构及性能优点,提出一种仅在定转子齿层放置永磁磁条的超强型齿层永磁混合式步进电机,具有定转子结构简单、转矩和功率密度高、电磁场二维分布、设计分析计算方便等特点。针对电机结构特征、运行原理及转矩提升机制进行理论分析。基于归一化分析方法和二维有限元计算,探究齿高、齿宽、齿距、气隙等齿层参数变化对空载反电势、定位转矩、输出转矩、转矩脉动、保持转矩等电机性能的影响规律,提出该类电机齿层参数优化设计准则。将同规格定子轭部永磁混合式步进电机、定子齿层永磁混合式步进电机与所提出的超强型齿层永磁混合式步进电机进行性能比较研究,验证了理论分析的正确性及新型电机结构性能的优越性。     

单泵驱动摆动多路马达传动系统输出特性

摆动多路马达通过设置双定子和增加作用数,在一个壳体里面形成了多个相互独立、互不干扰的马达,可以实现多输出。以单泵和摆动多路马达为基础建立传动系统,理论探讨该传动系统中摆动马达输出转速和转矩的多样性。以双定子双作用摆动多路马达为例,通过数学推导得出马达不同连接方式下的转速和转矩公式,并运用MATLAB进行分析。研究结果表明：普通连接方式下单泵驱动的双定子双作用摆动多路马达具有8种转矩和转速输出,在差动情况下有4种转速和转矩输出。并进一步论证了单泵驱动下双定子N作用摆动多路马达在普通连接情况下有N2+2N种转速和转矩输出,在差动连接下有N2种转速和转矩输出。