减速电机（精选12篇）
减速电机 篇1
0 引言
随着人们生活质量的日益提高, 噪音污染问题越来越得到人们的重视。调查显示, 在很多工业及民用产品中使用带塑料注塑和粉末冶金金属压铸齿轮的直流减速电机的数量相当惊人, 该类电机的特点是转速高、负载大, 其减速齿轮机构在传动中产生的齿轮噪音对人们的工作、生活环境产生了比较严重的影响。因此, 很多用户把直流减速电机的噪音等级大小作为一个重要指标来考核, 对电机生产厂家提出了进一步改善直流减速电机噪音的强烈要求[1,2]。本文以常州宝来电器有限公司生产的NEX6-F00-1-01型直流永磁减速电机为整改实例, 详细分析直流永磁减速电机减速齿轮机构产生较大噪音的原因, 研究降低减速齿轮机构噪音的方法, 并通过实践验证方法的有效性。
1 NEX6-F00-1-01型直流永磁减速电机噪音原始情况分析[2]
1.1 用Mode l8925数位式噪音计测量库存的NEX6-F00-1-01型直流永磁减速电机的实际噪音, 寻找正反转噪音差2 dB以内的电机。通过噪音测试, 在1000台库存电机中找出了3台符合该要求的电机。这三台电机的实测噪音数据如下表1所示。
1.2 分析以上3台电机的零部件质量状况
(1) 测量电机的正反转转速并计算转差率, 测量数据见表2。
(2) 测量电机的0号、1号、2号齿轮公法线变动、齿形误差、齿距误差、齿向误差, 齿面粗糙度, 单位:um。测量数据见表3。
(3) 测量电机的齿轮端面与齿轮箱端面粗糙度Ra, 实测数据见表4。
(4) 测量电机的齿轮轴中心距, 数据见表5
由以上测试可知:直流电机的减速齿轮箱正反转噪音要控制在2dB以内, 电机的正反转速转差必须在5%以内、同时控制好齿轮精度, 对照国家标准需达到GB2363-90的7级精度要求、齿轮箱轴中心距偏离理论中心距在0.02mm以内, 齿轮端面的表面粗糙在1.6um以内, 机壳端面与齿轮接触的表面粗糙度在2.0um以内。
1.3 在噪音良好的3台直流减速电机中任取一台在HSS660X型噪音振动测量分析系统中做频谱分析, 找出齿轮减速箱噪音最大频率点并分析原因[3]。频谱分析测试结果见表6、表7及图2和图3。
由以上测试可知:2号齿轮的大齿轮用非金属材料聚甲醛代替原来的金属齿轮, 有效降低了齿轮箱的整体噪音 (在50dB以下) 。
2 降低直流减速电机噪音的方法
通过对噪音指标符合要求的3台电机进行的测试数据结果分析来看, 要降低NEX6-F00-1-01直流永磁减速电机负载时的噪音, 须做好以下几方面的工作:
(1) 提高齿轮箱齿轮精度, 按GB2363-90的7级精度要求设计、加工、制造0号、1号、2号齿轮和齿轮端面粗糙度。
(2) 控制好电机额定负载下的转速。
(3) 控制好齿轮箱体齿轮轴孔中心距和与齿轮配合的齿轮箱体端面的粗糙度。
(4) 用非金属齿轮代替金属齿轮并验证其强度和寿命。
下面就控制齿轮变形和提高齿轮模具精度作详细分析。
2.1 计算机模拟成型
对于注塑和压铸齿轮来说, 模具的设计、制造与装配以及注塑、压铸过程都会影响齿轮制品的精度, 其中模具的设计精度起到了奠基的作用。现在产品上用的齿轮设计方法原理是进行等距放大得到模具的型腔尺寸, 所以外齿轮廓误差较大, 为了改变热变形引起的齿廓形状误差的影响, 在齿轮改进中采用了反向工程的方法, 以常温下 (30℃) 标准渐开线齿轮形状为基础, 逆向求取到注塑、压铸齿轮材料达到固化临界点时的齿廓曲线, 并在此基础上进行注塑、压铸齿轮模具的设计精度分析, 使齿轮成型后符合理论渐开线。首先在SOLIDWORKS中准确建立注塑齿轮的模型, 然后将其导入ANSYS软件, 进行注塑齿轮的热变形分析, 得出齿轮廓面在特定温度时的形状变化结果, 按此开模, 齿轮渐开线精度高。
2.2 线切割模具齿片外圆和齿廓面全部采用慢走丝 (精度0.005mm) 图, 以前普通线切割 (精度0.025mm) , 齿廓面保证镜面, 保证成型齿轮的中心和外圆的同轴度。
2.3 塑料齿轮模具浇口的设定, 以前一个, 齿轮冷却变形较大, 现在增至三个, 齿轮冷却均匀、变形较小。
为了进一步降低齿轮箱噪音, 同时还进行了以下改进:
(1) 增加齿轮轴的刚度。齿轮轴由原来的2mm改为2.3 m m, 因为齿轮轴在传动负载下的变形会使轮齿面在齿宽方向上接触长度缩短, 造成啮合刚性下降, 由此产生的传动误差也会产生噪音。
(2) 润滑油的选用。用E356油脂 (油脂混合均匀, 齿轮润滑较均匀) 代替原来的白色特种润滑脂 (油脂分离大, 黏附性较差) , 以稳定噪声等级。
3 整改后的直流减速电机噪音性能测试
为了验证上述改进方法的有效性, 常州宝来电器有限公司按照上述整改方法新生产了1000台直流减速电机, 并进行了相关指标的测试, 具体情况如下:
3.1 从1000台直流减速电机生产线上随机抽取3台进行噪音测试, 测试数据见表7。
3.2 从1000台直流减速电机生产线上随机抽取1台进行噪音频谱分析, 测试结果见表8、表9和图4、图5。
从以上测试数据可以看出, 整改后的直流减速电机噪音得到了明显改善, 噪音指标达到了更高的要求。同时, 考虑到2号齿轮改成塑料齿轮后, 齿轮机械强度的降低, 可能会影响到电机的使用寿命, 于是对整改后的电机的2号塑料大齿轮进行了寿命试验考核。即在额定电压12V, 额定负载40N.cm, 额定转速7600rpm下, 连续运转了800小时, 试验结果证明, 齿轮变形和磨损较小, 其寿命达到了设计技术要求。
4 结论
直流减速电机的齿轮传动噪音与齿轮的精度息息相关, 要提高齿轮精度, 首先必须从齿轮的设计与齿轮模具的设计和齿轮的加工工艺入手, 同时, 在齿轮强度允许的条件下大胆采用非金属材料制造齿轮也是降低齿轮整体噪音很有效的手段。其次, 直流电机本身的正反转差异, 齿轮中心距的严格控制, 齿轮轴的刚度强弱, 齿轮润滑油的质量等也是影响齿轮噪音好坏的因素。另外, 齿轮传动噪音有30%以上的原因来自毛刺、磕碰伤等, 因此, 在齿轮箱的装配过程中一定要做好质量控制, 轻拿轻放。
摘要：本文针对直流永磁减速电机减速齿轮机构产生较大噪音的原因, 以常州宝来电器有限公司生产的直流永磁减速电机为试验研究对象, 分析并研究了直流永磁减速电机的齿轮结构、制造材料、加工工艺、刚度强弱等影响齿轮噪音的因素, 提出了降低直流永磁电机减速齿轮机构噪音的有效方法, 通过生产实践验证, 效果良好。
关键词：直流减速电机,噪音,减速齿轮机构
参考文献
[1]陈世坤.电机设计[M].北京:机械工业出版社.1990.
[2]陈永校, 诸自强, 应善成.电机噪音的分析与控制[M].杭州:浙江大学出版社, 1987.
[3]汪庆年, 李红艳, 史风娟等.基于频谱分析的电机噪声源的识别[J].声学技术.2009, 28 (4) :528-531.
减速电机 篇2
在柴油机的汽缸内部，经过了空气滤清器过滤后的洁净空气和喷油嘴喷射出的高压雾化柴油就能够充分的混合，在活塞上行的挤压下，体积就会慢慢的缩小，温度迅速的升高，以此来达到柴油的燃点。柴油被点燃后，混合的气体就会剧烈的燃烧，体积迅速的膨胀，推动着活塞的下行，被称为是‘作功’。各汽缸就是按一定的顺序来依次作功，作用是在活塞上的推力经过连杆而变成了推动曲轴转动的力量，也就带动了曲轴旋转。
发电机停车：把控制开关切到停止(STOP)位置或是压下红色紧急停车钮就能马上停止发电机运转。在紧急的状况下就能直接的压下紧急停车钮即可强迫停机。假如压下红色紧急停车钮时就一定要复归原位，不然发电机就不能启动。
当控制开关切到停止(STOP)，或是还保持着在自动，但市电已经恢复时 ATS 即送来的停车信号，发电机租赁就会自动停止。同时还要注意：运转中的发电机，因为故障（过速度，高水温，低油压等）而发生自动的停机时，在排除故障后一定要把故障复归钮压下才可以准备重新起动。
经济增长将减速 篇3
虽然CPI季调后月环比折年增幅已从去年年底14.1%的峰值降至3.2%，但整体通胀问题似乎较去年更显顽固。某些领域的价格上涨仍受抑制——一些企业未能以所希望的幅度上调售价，这在能源领域尤为突出。由于通胀率降至政治敏感度水平以下后部分商品价格获准上涨，以及受生猪供应影响食品通胀率降幅低于我们预期，我们预计总体通胀率的下降可能会更为缓慢。我们现预计通胀率将在6月份触顶于5.6%，而且8月份之前可能不会降至5%下方。
徘徊不去的通胀压力提高了政策放松的门槛。即便在通胀问题不很严重的2010年，当4月份经济增速首次跌破趋势水平之后，决策层仍花了几个月时间才了解了增长减速程度，到7月底才推行放松政策予以应对。当时决策一经出炉，其对经济的影响可谓立竿见影，经济增速迅速于8月份反弹至趋势水平上方。今年的通胀担忧显然甚于去年，决策层可能希望看到经济增长更明显地下滑，才会放心地进行政策调整。不过，一旦中国做出政策调整，经济增长可能还是会很快加速，而且（相对于利率手段而言）中国货币政策的定量属性可能使之难以精确调整。
美国增长减速和油价走高亦带来不利影响。我们的美国经济研究团队最近将美国经济增长预测下调了约50个基点，意味着截至2012年年底美国经济平均增速为3.3%；同时我们的大宗商品研究团队将2011/2012年年底的油价预测分别大幅提高至120美元/桶和140美元/桶。进口能源价格的走高令中国的贸易条件恶化，因此严重影响了国民总收入。不考虑价格变动因素的GDP数据所受影响要小得多，我们的经济模型显示油价上涨20美元/桶可能会令GDP增幅减少约15-20个基点，而且我们广泛计入了油价走高的影响，尽管国内油价调整会有些许滞后。
调整2011年GDP增幅预测：我们现在预计二、三、四季度GDP环比折年增幅分别为8.0%/9.0%/9.3%，从而得出年均GDP增幅9.4%。政策业已收紧，而且4月份数据显示工业增加值增长明显减速。尽管目前经济增长已明显低于趋势水平，但我们预计政策在2011年三季度初之前将保持紧缩，因此二季度经济增速将不及一季度，而后在三季度逐步反弹。基于我们对一季度GDP环比增幅的预测（根据统计局的GDP同比增幅数据求出），我们的GDP年均增速预测现下调至9.4%1。我们这一预测仅比公布的5月份市场预测高出了10个基点的四舍五入误差。不过，由于这一市场预测是在5月11日，即4月份令人失望的数据发布之前统计的，我们认为我们的新预测将进一步高于市场预测。
我们预计2012年经济增速将为9.2%，略低于趋势水平，也低于我们此前预测的9.5%，反映出油价走高的影响和政府坚持不懈的反通胀努力。我们预计环比增幅将与2011年四季度环比持平，折年增幅为9.3%左右，略低于我们预测的9.5%的趋势水平，但高于市场预测的8.9%。增长预测的下调与我们基于油价走高对增长影响模型所得出的预测值大致吻合，该模型显示油价每上涨10个百分点，经济增速将下降8个基点。我们维持2012年年均通胀率为3.0%的预测，但预计受全球油价上涨对国内的传导作用影响，CPI季环比折年升幅将从2011年底的3%以下升至2012年底的3.3%左右。虽然国内成品油价格受到政府管制，但如果油价继续加速涨至我们大宗商品研究团队所预测的水平，那么国内成品油价格可能随之上涨。
废旧电机改装风力发电机 篇4
在我国某些偏远地区,供电十分困难,然而这些地区拥有得天独厚的自然资源———风能,如果能够在这些地区建立小型风力发电组,那么在一定程度上可以解决地方用电困难问题。而且随着电动车使用日益普及,大量废旧的电动机不能够得到有效处理,造成极大污染和浪费,如果将它改装成发电机,将一举两得。
1 系统整体框图
经过大量理论验证和科学计算,最终确定该发电系统由以下几部分组成:
(1)发电设备;
(2)电子处理设备;
(3)电机控制设备。
系统框图如下:
1.1 发电设备
发电设备由废旧的电动车、自行车和模型飞机上的桨叶组成,电机的输出电压由微处理器处理,实物图如图二所示。
1.2 电子处理设备
电子处理设备用于处理发电机产生的电压,并且将当前电压值显示出来。该设备主要以STC12C5410AD单片机为核心,外围设备由一些数字芯片和数码管共同组成。实物图片如图三所示:
1.3 电机控制设备
电机控制设备主要用于跟踪风向,使发电机时刻处于最大发电量状态。其核心部分由MG9950型号的大扭矩舵机组成,由微处理器控制其跟踪风向。实物如图四所示:
2 软件设计
发电系统的核心在于软件编程,在主程序中主要是完成显示及方向控制,而在中断处理中主要是完成数据的采集与处理。其主要功能如下:(1)实时调节发电机位置,使其迎风而对;(2)电压采集及处理,使结果在数码管上显示;(3)发电机实时状态指示,实时检测设备所处状态。软件流程图如图五所示,定时中断处理流程图如图六所示。
3 硬件设计
3.1 微处理器最小系统
根据实际需求,这里选择体型较小、性能优越的STC12C5410AD单片机,其内部集成有A/D转换器、PWM输出模块,可以很方便地采集电压数据和控制舵机。
3.2 微处理器外围电路设计
外围电路主要有数码管显示锁存芯片和译码电路等主要用于显示当前发电机发电量及工作状态。
4 结束语
废旧电机改装风力发电系统的设计在一定程度上可以解决局部用电问题,但由于设计相对简单,希望日后能够进一步完善系统。
参考文献
[1]丁玉美,高西全.数字信号处理(第二版)[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001.
[2]张先庭.单片机原理、接口与C51应用程序设计[M].北京:国防工业出版社,2011.
[3]阎石.数字电子技术基础(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
减速电机 篇5
稀土永磁无铁芯电机是一个重大创新，技术上实现了“三大”突破，一是与传统径向磁场结构设计相比，采用了轴向磁场结构设计，大幅度提高功率密度和转矩体积比。二是采用新型绕制工艺、高压精密压铸成型及高分子材料，有效降低绕组铜损。三是不使用硅钢片作为定、转子铁芯材料，消除了磁阻尼及铁损，降低了驱动功率，减少了铁损发热源。
国家发改委环资司司长赵家荣说，稀土永磁无铁芯电机发展前景广阔。据初步测算，如果新增电机中有三分之一用这种新型产品替代，每年可节电近５００亿千瓦时，节约硅钢片５０万吨、铜２万吨，可创造近百亿元的产值，经济效益和社会效益十分可观。因此，国家发改委将会同有关部门从组织应用示范、财政补贴推广、创新推广机制等方面做好推广工作。性能优势
和传统电机相比，稀土永磁无铁芯电机具有“四大”性能优势：一是高效节能。电机功率因数高，无铁损、无磁阻尼，效率得到较大的提高。用户实际应用证明，采用该技术的1.5千瓦和3千瓦柴油电站，与传统发电机相比，节油率达40％。
二是轻便节材。体积小，重量只有传统电机的几分之一。可节约80％的钢材，100％的硅钢片，50％的铜材。三是调速性好。电机转速与电源频率保持恒定，可简化变频调速控制系统，调速范围宽，精度高；易制成多极、低速大功率电机，可取消齿轮箱、皮带轮等传动系统，实现直接驱动。四是可靠性强。电机运行温升低，电机绕组采用高分子材料精密绝缘封装技术，环境适应性好，运行可靠。
稀土永磁无铁芯电机与传统电机相比，节能节材、性能优异；与目前先进的稀土永磁电机相比，效率更高、重量更轻、稳定性更好。
新型电机调速方式 篇6
关键词：永磁磁力偶合 调速 节能
中图分类号：TM35 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）010-050-02
资源紧缺是全人类所面临的难题，在相当长的一段时间内，节能减排将是我国必须持之以恒开展的一项工作。由一次能源及其他可再生能源转换而来的电能大约70%用于电动机拖动消耗，在生产实践中，对电力拖动设备进行节能降耗的研究和实践从没有间断过。90年代以来，变频器大规模的开发应用，负载设备工艺流程的改进，还有近年来各种调速设备的应用，都是伴随着节能的需要应运而生，永磁磁力偶合调速驱动器是建立在电磁涡流磁场力作用下，通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输。该技术实现了在驱动电机和被驱动负载侧没有机械链接。其工作原理不同于滑差电机调速装置，它是靠磁力传动转矩一种技术，可以大大降低机械振动和噪音，节能效率约在10～50%之间。
1 永磁耦合驱动系统构成与工作原理
永磁磁力耦合调速驱动器主要由铜盘转子，永磁磁盘转子和控制执行机构三部分组成。铜盘转子固定在电动机轴上，永磁磁盘转子固定在负载转轴上，铜盘转子和永磁磁盘转子之间有气隙。
铜盘转子和永磁磁盘转子可以自由独立旋转，当动力侧的铜盘转子旋转时，铜转子和永磁转子产生相对运动，铜转子切割强力永磁体产生的强磁场中磁力线而产生涡电流，涡电流产生感应磁场与永磁体相互作用产生的扭矩来带动负载旋转工作。在永磁转子和铜转子间存在气隙而没有机械连接，永磁磁力耦合调速就是通过调节永磁转子与铜转子之间气隙的大小来改变传递扭矩的大小，而获得能够调节、控制 、可重复的负载转速，达到减速节能的效果。
永磁调速器PMD安装于工业系统中，可响应于过程信号以满足控制需求。
2 永磁调速节能设计原理
在风机或水泵等负载设计选用中，我们将用到以下的相似定律：
Q1/Q2 = n1/n2 （流量与转速成正比）
H1/H2 = （n1/n2）2 （压力与转速的平方成正比）
T1/T2 = （n1/n2）2 （负载扭矩与转速的平方成正比）
在现实应用当中，为了使风机或水泵等负载保证系统输出的要求，一般都根据系统最大输出能力来配备风机或水泵的容量，但实际上系统通常不是在满负荷状况下运行。为适应工况变化，不得不通过实现流量或压力的控制，来达到生产的要求。
于是，上述系统的效率€%` = 电机效率€%`1€卓刂粕璞傅男蕗%`2€追缁蛩眯蕗%`3€资渌凸艿赖男蕗%`4。
从公式中，假设€%`1 ，€%`3 和€%`4 不变，那么系统的效率就由控制设备的效率来决定。使用永磁磁力耦合调速技术通过改变气隙大小来实现流量或压力的连续可调，在电机转速没有变化的情况下，来实现风机或水泵转速的改变。而在传统的通过调节阀门或挡板的开度来实现输出流量或压力的调节中，由于电机、风机或水泵的转速都没有发生变化，从相似定律可得输入功率不会根据阀门或风门挡板开度的变化而变化。反而由于在阀门或挡板两端有很大的压差，使得风机或水泵的运行点偏离最佳效率点，而且阀门开度越小，能量的损失就越大。
根据公式P=T*€%r（功率=扭矩*转速），于是，电机输出功率：P1/P2 = （n1/n2）2
上式中，如果电机速度不变，那么负载功率就与转速的平方成正比。我们看到，当输出的流量或压力下降时，根据离心负载的相似定律，电动机的功率就会剧烈下降，这就使得用电量减少，从而节省了电能。例如，当输出流量比满负荷流量下降20%时，则输出压力只有满负荷时的38%，而电能的消耗就只有满负荷时将近一半，剔除调速装置的较小损耗，节能效果是非常显著的。
必须指出：节能效果主要取决于风机、水泵系统实际持续运行的工况，选择合理的等效工作点是系统节能设计的基点。
图2可看到，开始工作时，风机H-Q曲线与管网H-Q曲线的交点是其工作点A，而流量从Q1变化到Q2时：
（1）通过调节阀门或挡板的开度，管网或风道特性曲线由R1改变为R2，其工作点A变化到B点，其功率为OQ2BH2’所围成的面积，与原来相比，功率变化不大，但系统效率却降低不少。
（2）采用永磁磁力耦合调速时，可调整电机的转速来改变设备的性能曲线，图中n1到n2，工作点由A调到了C点，此时功率为OQ2CH2所围成的面积，可以看到其效率曲线在平移后还是处在高效区，而节能的区域十分大。
（3）节能量P=（H2’-H2）
3 永磁驱动调速技术的发展动态
我国从50年代开始这一技术的研究，当时的出发点是解决隔离转矩传动的问题，目前国内还没有从节能的高度提出规模利用及开展永磁磁力调速方面的研究和生产，磁力偶合调速对于国内而言是全新的概念，甚至在欧美德日也属于全新的技术。国内使用的产品主要是美国生产的。
4 工程实例
磁力偶合调速在国内应用很少。浙江嘉兴发电厂300 MW机组的除渣系统中配置有两台DN350-60€？离心式高压水泵，A泵和B泵交替运行，互为备用。
2007年9月，嘉兴电厂在B泵上实施了永磁耦合调速驱动技术改造，这是我国电力系统安装的第一台永磁调速驱动器，从运行效果来看，節能效益显著，设备安装容易，运行稳定。为永磁调速驱动技术的推广应用提供了有益的经验。
减速电机 篇7
关键词：伺服压机,联轴机构,电机轴,磨损,改造
1 存在问题
中国第一重型机械公司研制的2500 t伺服机械高速压机已在江淮汽车乘用车制造公司投用, 设备采用西门子伺服系统 (含西门子伺服电机) , 减速机构由郑州机械研究所设计, 整条生产线实现高自动化和高速化运行。压机传动电机与减速箱采用刚性连接, 设计为刚性十字联轴机构 (图1) , 确保联轴可靠牢固, 实现稳定传动。1台压机共计4套联轴机构 (分别位于压机上横梁4个角) , 从左到右分为3段, 左边为电机轴, 中间为十字联轴, 右边为减速箱高速输入轴, 其中右边减速箱高速轴为原配设计, 材料均为Cr Mn钢, 相对强度高, 左边和中间为后配制作, 材料为普通钢材料制成, 硬度为241~286 HB。
压机联轴机构使用一段时间后出现不同程度间隙增大, 十字联轴键槽处最大磨损间隙达5 mm (图2, 设计允差0.01 mm) , 严重影响传动, 造成伺服传动偏差停机, 需要重新设计制作联轴机构。
2 问题分析
针对联轴传动现状, 结合电机传动力矩、传动高低速转换、电机转速以及减速箱设计转速和传动减速比等因素。综合分析认为, 电机部分轴的设计尺寸过长, 与十字联轴连接部分在电机高速及高低速转换传动过程中扭矩大。联轴键槽设计间隙>0.01 mm, 配合间隙逐渐因传动接合“撞击”而逐渐增大, 造成十字联轴水平、垂直方向发生明显摆动, 导致伺服传动某一角传动滞后, 编码数据累积产生偏差停机。为此, 联合专业设计技术诊断分析后, 决定更改传动联轴机构部件, 改造连接件强度、材质处理以及部件尺寸。
3 主要改造内容
原联轴机构设计样式是电机轴外径、减速箱轴外径以及十字联轴外径均为130 mm, 改造方案见图3。
(1) 保留减速箱高速轴不变, 轴外径仍为130 mm, 设计外径为255 mm的轴套, 轴套内采用胀紧套胀紧 (图4, 规格:Z5-130×180、额定转矩28 k N·m、螺栓拧紧力矩145 N·m, 轴套采用42Cr Mn, 调质269~302 HB, 轴套键部分进行表淬2~3 mm, 增加表面硬度, 整体强度较高) 。
(2) 十字联轴外径增加到185 mm, 材料、硬度与减速箱轴轴套一致, 十字键槽采取表淬2~3 mm。
(3) 电机轴长度缩短为45 mm (原达到70 mm) , 制造材料和工艺与减速箱轴以及十字联轴一致, 电机轴与十字联轴之间设有润滑油嘴。
(4) 3段部件键槽上下接合处安装配合间隙保持在0.01 mm, 左右方向接合面间隙保证在0.5 mm, 不要贴合无间隙。
4 效果
重新设计后, 现场对4套联轴机构进行更换改造, 改造后状态见图5。设备运转后再次对轴套涨套安装牢固性及水平垂直度进行检测 (图6) , 确保跳动值总和在0.05 mm。改造使用近年半, 未发现异常问题。
5 结语
减速电机 篇8
随着公路运输的快速发展、车速的不断提高, 交通事故数量也不断增加, 也给人民生命财产安全带来了巨大的隐患[1]。分析证明, 高速公路事故与机动车辆超速行驶有着密不可分的联系。为了保证驾驶过程能及时采取减速措施避免事故, 合理设置限速标线、提醒驾驶员保持安全速度十分必要。
为此, 刘浩学[2]等研究了道路交通视错觉标志标线参数与减速效果的差异;刘伟[3]等提出多感官信息协同刺激下减速震荡标线的组间距设置方法;吴京梅[4]等对各种不同设计的视错觉减速标线进行研究, 提出了视错觉减速标线的最佳设计;颜先华[5]在模拟驾驶平台的仪器上对不同间距条件下的限速标线进行仿真实验, 筛选出了最优鱼刺箭头标线设计;刘兵[6]等研究了边缘率标线长度对减速行为的影响现象和影响机理;唐智慧[7]等研究了高速运行下的视错觉标线的减速效果。
虽然国内对单个标线的设计研究很多, 但是对于不同标线间的相互减速效果差异对比尚没有做深入研究。基于此, 本文在总结各类标线最佳设计参数的条件下, 从认知心理学的角度, 研究了现有几种常见的减速标线的减速效果。通过运用模拟驾驶平台, 将常见减速标线录入模拟场景, 以驾驶员的模拟驾驶曲线来研究并确定其实际减速效果。通过对实验数据的分析, 评估几种标线优劣, 分析其使用范围、设置、可见性、安全性等问题, 以求解决目前标线设置不合理的现象, 为以后标线设置提供参考依据。
1 研究过程总体介绍
1.1 驾驶过程分析
从驾驶员认知心理学的角度, 驾驶员在驾驶过程中, 对减速标线的辨识过程包括感知-确认-动作三个阶段, 驾驶员首先辨认出前方标线, 经过认知加工, 确认前方为危险信号, 需要采取制动措施, 继而通过控制制动踏板减速。车辆接受到制动信号后, 触发减速度持续增长直到达到既定减速度开始匀减速运动, 直到驾驶员确认通过危险路段, 停止减速。所以, 驾驶员在标线路段的减速区段长度数据在一定程度上反应了标线的辨识度。
道路交通减速标线的设置, 是为了警示驾驶员降低行驶速度, 但减速标线警示作用过强又会引起驾驶员过度紧张, 采取紧急制动措施, 引发严重事故后果, 因而, 采集驾驶员减速过程的最大减速度参数十分必要, 而通过模拟驾驶器可以简便地获得最大减速度参数。
同时, 为了进一步研究各类标线的减速效果, 本文考虑采集驾驶员速度降幅参数, 通过不同减速标线引起速度降幅的差异, 判别减速标线的减速效果。
1.2 研究方法
本次论文采用驾驶平台实验模拟的方法研究减速标线减速效果, 通过道路建模工具设计道路减速标线、建立实验模拟场景, 再选取不同的驾驶员进行测试, 最后, 分析模拟驾驶数据以比较不同减速标线的减速效果, 并总结各自的特性、优缺点及适用范围, 提出其设立、设置中应该注意的问题, 主要研究过程图如图1。
驾驶模拟器以单个车辆为研究对象, 描述车辆运动, 模拟车辆跟车、超车、变换车道等一系列运动。驾驶过程, 驾驶员可以通过视觉、听觉和触觉感知外部驾驶信息, 依据经验技能判断驾驶状况, 最后实时控制车辆加速、减速、转向、停车等运动。在汽车动态仿真模型中, 主要通过建立可信性高的车辆行驶速度模型和车距模型实现驾驶试验采集得到数据的高可靠性。本次试验采用的驾驶模拟器具有高可信性的实验模型, 可以实现对驾驶相关参数的仿真研究[8]。
1.3 标线设计
常见的减速标线有感觉性减速标线和视觉性减速标线。感觉性减速标线主要通过车辆震动提醒驾驶员注意减速, 提示效果较佳, 但会破坏车辆的舒适性。视觉性减速标线主要通过驾驶员的视觉来传递减速信息, 常见的视觉减速标线有三维立体标线、鱼刺箭头标线、文字提示标线和视错觉标线, 主要依靠驾驶员主观判定, 减速效果较佳, 但过度使用会使驾驶员疲劳。本文主要研究视觉性减速标线, 考虑到驾驶员的感知特性, 实验中所用标线设计[9,10]如图2~图5。
1.3.1 三维立体减速标线的设计
基于几何图形的三维立体画标线是在路面涂画上道路平面上的立体图片, 给人路况不好的假象, 迫使驾驶员减速行驶。在设计这种立体标线时应忌夸张的尺度, 因为这会给驾驶员太过负荷的刺激, 为避免带来这种强烈刺激, 立体画的尺寸应要比较合理。因此设计的立体式标线视觉冲击感不应特别强烈, 给驾驶员以恰当的警示作用。而且色彩的搭配也会起到警示的作用。目前采用的颜色有白蓝黄、黑白黄两种, 设计中我们采用黑白黄的三棱柱作为研究对象, 具体尺寸参数在图2均已给出。
1.3.2 鱼刺箭头减速标线的设计
黄色和黑色的箭头给人警示作用, 由远及近标线的排列越来越紧凑, 给人减速的迫切感, 标线的几何尺寸在图3中已经标出。
1.3.3 文字提示减速标线的设计
文字标线比较直观地提示了限速的信息, 言简意赅, 具体的设计尺寸如图4。
1.3.4 平面视错觉减速标线的设计
根据人类视觉的特性, 驾驶员观察画有这种标线的车道时会产生道路变窄的错觉, 不经意间就会有减速的行为, 当标线排列越来越紧凑, 会提醒驾驶员前方是限速末段, 需要控制车速。具体的设计如图5。
2 实验设计
试验路段:减速标线, 顾名思义, 其作用是为了提醒驾驶员降低速度。减速标线一般设在运行速度较高, 但是道路条件无法满足较高速度运行的路段, 因而, 本次场景选择某城市快速路 (限速40~60km/h) 及某高速公路 (最低限速80km/h) 作为仿真场景。两类道路均为双向六车道视野良好的广阔道路, 驾驶路段全长4km, 四种标线均设置在2.4km处, 标线前1km均为直线路段, 以确保标线辨识视野不受影响, 每位驾驶员需要进行八次试验来完成数据采集工作。
试验人员:为保证本次实验的准确性, 排除实践经验差异, 根据相关抽样调查样本选择方法[11], 本次实验选择20名经验驾驶员作为研究对象, 这些驾驶员均已取得驾照, 裸眼或矫正视力达到4.9, 无色觉异常, 且为非职业驾驶员。
试验设备: (1) 西南交通大学道路建模工具 (版本号V1.0) ; (2) 西南交通大学车辆驾驶仿真器 (型号BDS-S-11) 。模拟驾驶汽车构成及其操作方法一致, 利用传感器技术能实现与实际道路运行状况相同的虚拟现实技术。该仿真模拟车辆采用环形屏幕, 保障驾驶员水平视角150°, 竖线视角30°, 场景中也有车辆运行, 与实际交通场景一致, 视景刷新频率60次/s, 驾驶车辆位置速度信息采集频率为30Hz。
实验环境:良好的气候条件、良好的照明条件和正常的交通条件。良好的气候条件是指没有雾, 没有雨, 没有雪的天气条件下;良好的照明条件是指照度条件使驾驶员能够准确把握道路交通情况, 能见度正常, 没有炫光的正常阴天条件下;正常的交通条件是指路面平整干燥、自由流行驶状态, 其他车辆的行驶不会干扰试验车辆的正常运行。
实验步骤如下:
(1) 填写个人信息表, 与受试驾驶员说明模拟驾驶器的一般驾驶特征 (包括换挡、加速、制动等) 。
(2) 让驾驶员在模拟驾驶器上进行驾驶练习1~2分钟, 熟悉模拟驾驶器的操作方法。
(3) 让驾驶员分别在设有四种减速标志、不同限速值的快速路段、高速路进行驾驶, 要求驾驶曲线必须完整, 即驾驶员需从评价路段的起点开到终点。
(4) 在每位驾驶员进行驾驶试验时, 实时采集他们的驾驶曲线, 获取他们在道路沿线行驶的速度。
(5) 对采集到的驾驶数据进行分析, 评定不同限速标线的实际应用效果。
3 实验结果及分析
3.1 速度变化比率分析
试验中, 在各不同道路减速标线条件下, 采集到的驾驶员速度变化率如表1所示。
从表1易知:在车辆中速运行条件下, 速度降低率从大到小依次为三维立体减速标线、鱼刺箭头标线、视错觉标线、文字提示减速标线;在车辆高速运行条件下, 速度降低率从大到小依次为视错觉标线、三维立体减速标线、鱼刺箭头标线、文字提示减速标线。
3.2 减速区段长度分析
试验中, 在各不同道路减速标线条件下, 采集到的驾驶员减速区段长度如表2所示。
表2易知:在车辆中速运行条件下, 辨识度从高到底依次为鱼刺箭头标线、三维立体减速标线、视错觉减速标线、文字提示减速标线;在车辆高速运行条件下, 辨识度从高到低依次为鱼刺箭头标线、视错觉减速标线、三维立体减速标线及文字提示减速标线, 其中, 三维立体减速标线及文字提示减速标线基本可视为一致, 辨识度较低。
3.3 减速度分析
模拟实验得到各不同状况下, 驾驶员最大减速度值如表3所示。
由表3已知:在中速运行条件下, 减速度从大到小依次为三维立体标线、视错觉、鱼刺箭头、文字提示;在高速运行条件下, 三维立体、视错觉减速标线的减速趋势突出, 减速度较大[12] (大于1.8m/s2) , 可能会引起部分驾驶员高度紧张、紧急制动的情况, 实际运用过程应根据道路条件合理选择, 鱼刺箭头减速趋势更为平稳些, 减速度较小, 比较适宜设置为稍危险的路段, 文字提示标线减速效果较小, 对于危险度不高的路段比较适宜。
4 结论
1) 鱼刺箭头、三维立体、视错觉、文字提示四种减速标线的辨识度良好, 中速行驶时基本在200m以外就能引起驾驶员制动, 高速行驶时基本能在150m以外引起驾驶员制动, 鱼刺箭头辨识度最高, 文字提示类的减速标线的辨识度最低。
2) 中速及高速行驶下, 四种标线减速效果从大到小依次为三维立体标线、视错觉标线、鱼刺箭头标线、文字提示标线。
3) 三维立体标线、视错觉标线在高速运行条件下减速度较大, 可能引起部分驾驶员高度紧张、紧急制动的情况, 实际运用过程应根据道路条件合理选择。
摘要：为解决目前标线设置中不合理的现象, 在总结现有减速标线的分类、设置及其减速效果的基础上, 结合视错觉原理设计实验仿真标线, 将设计标线导入模拟场景中, 在模拟驾驶平台上, 通过驾驶员模拟驾驶实验结果来判断标线的减速效果。结果显示:所选四种减速标线的辨识度良好, 中速行驶时基本能在200m以外清晰辨识, 高速行驶时基本能在150m以外被辨识;四种减速标线都能引起驾驶员速度的变化, 从减速效果看, 三维立体标线、视错觉标线在高速运行条件下减速度较大, 可能引起部分驾驶员高度紧张、紧急制动的情况, 实际运用过程应根据道路条件合理选择;鱼刺箭头减速标线辨识度高, 减速效果良好, 减速度平缓, 实际道路建设过程可以考虑应用的推广。
关键词：公路运输,减速标线,仿真,驾驶行为,安全
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汽车雨刮电机减速器异响机理研究 篇9
汽车雨刮电机靠近汽车驾驶室,如果其具有设计和生产等缺陷,那么在运行时会发出噪声和振动,影响汽车的舒适性能。陈清爽[1]对前雨刮器的车内振动噪声问题进行了实验研究,发现雨刮电机定子、安装托架、前挡风玻璃等部件结构振动辐射的噪声都是车内噪声来源的组成部分,但未对雨刮器的故障机理进行分析。杨开华[2]提出雨刮器动力总成的4种噪声振动故障,即整机振动过大、电磁振动过大、轴承异响、蜗杆蜗轮异响。
在上述研究成果的基础上,本文针对雨刮电机运行时产生的减速器异响现象,采用实测分析与计算机建模仿真相结合的方法对其进行了研究。
1实测分析
1.1 雨刮电机结构
如图1所示,汽车雨刮器动力总成由电机和减速器两部分组成。电机为12齿槽转子直流电机,减速器内部有蜗杆蜗轮机构,蜗杆与电机转轴同轴,以下将蜗杆与电机转子统称为转子,蜗轮轴为雨刮电机的输出轴。转子在装配状态下受到三个轴承的约束:蜗杆部分的一端由减速器壳体上的滑动轴承固定,转子中部由安装在减速器壳体上的滚动轴承固定,转子绕组部分的一端由电机定子的滑动轴承固定。蜗轮轴安装在减速器壳体的滑动轴承内。
蜗杆蜗轮位于减速器壳体与盖板密封的空间内,无法直接用振动传感器和传声器来分别测量蜗杆蜗轮的振动及其产生的噪声,因此将传声器正对减速器盖板测量减速器辐射的噪声。
1.2 减速器异响的时频特性
对生产实际中发现的异响电机噪声时频特征进行分析,频率范围选择人耳比较敏感的5 kHz以下频带,发现电机减速器异响可归为如下两种。
(1) 电磁异响,如图2～图4所示。
从时频图中可以看到几条在频率上分立的高能量线,每条线在时间上呈连续性;在时域波形图中可以看到在每一个周期内有12个完整波形,根据电机转子结构可知这与电磁振动频率为12倍基频的关系相对应;从频谱图中可以更加清楚地看到其频率成分与电磁振动频率及其倍频一致。电磁振动倍频频率见表1。
(2) 摩擦异响,如图5～图7所示。
在时频图中以亮点反映故障的出现,可见故障在时间上呈周期性发生,周期为转子旋转一周的时间,可以判定故障必然与转子转动有关;信号在时域上存在周期性的脉冲响应信号,时域波形图显示其中一个瞬态冲击信号衰减的特征;从频谱图上可以看出信号的频率特征为存在1 400 Hz～2 200 Hz的高幅值能量频带。与第一种不同,拆解减速器发现,存在蜗杆缺陷;当人为损坏蜗杆蜗轮机构后此高幅值能量频带更为明显,可知这种异响主要是由蜗杆蜗轮的缺陷导致的摩擦力引起的。
2减速器异响机理分析[3]
2.1 电磁异响机理分析
电磁力驱动电机转子转动,转子齿槽与定子磁极间的磁场不均匀性会引发电磁力波动,电磁振动力作用在转子绕组上,引起转子发生强迫振动。转子的振动通过与轴承的支座反力传递到轴承,进而传递到减速器壳、盖上。壳、盖的结构振动为强迫振动,其频率与激振力频率相同,即与电磁频率相同,而与壳、盖的固有频率无关。
2.2 摩擦异响机理分析
蜗杆或蜗轮接触面缺陷导致在啮合点产生摩擦力,摩擦力在频域上为一宽频带成分,当此频带包含有转子的固有频率时会引起蜗杆轴的共振。蜗杆轴的振动通过轴与轴承的支座反力传递到轴承上,进而引起减速器壳、盖发生强迫振动并辐射噪声,振动的频率与转子发生共振的频率相同,即与摩擦力频带内的转子某阶固有频率相同。
3转子有限元模型的建立
转子是雨刮电机的主要运动部件,承受电磁力和蜗杆蜗轮的作用力,转动速度高,其振动形态对减速器产生主要影响,而蜗轮转速低,且其受到减速器壳体轴承的约束较强,经分析其固有频率较高,超出减速器异响信号主要故障能量成分的频率范围,因此本文不再详细论述蜗轮的模态分析,下面主要进行转子模态分析,以了解转子的振型、模态应力分布和固有频率。
转子有限元模型试验验证流程[4]如下:先建立初始有限元模型并根据初始模态分析的结果进行敲击模态试验[5],根据试验结果修正有限元模型,得到接近实际情况的模型后,再进行有位移约束的模态分析。
由以上方法建立的有位移约束的转子有限元结构动力分析模型见图8。在有限元模型中用位移约束来模拟在装配条件下3个轴承对转子的约束。
4转子模态分析
对转子有限元模型进行模态分析,得到转子在轴承约束状态下的前5阶模态,固有频率依次为:1阶: 1 293 Hz;2、3阶:1 747 Hz(共轭);4、5阶:4 424 Hz(共轭)。各模态对应的振型见图9。
5异响成因分析
根据模态分析的结果,对电磁异响和摩擦异响的成因进行解释:
(1) 转子在轴承约束状态下第2、3阶模态的固有频率为1 747 Hz,此频率与人为破坏蜗杆后测量的噪声信号中的能量最大成分所对应的频率一致,此模态振型为转子绕组段的弯曲变形,且中间轴承约束处变形较大。图10为2、3阶模态应力分布图,可见转子在中间轴承约束处的模态应力较大,所以转子对中间轴承的作用力较大。中间轴承与蜗杆螺旋线距离较近,蜗杆受到摩擦力引起的振动会通过轴与轴承的作用力传递到减速器壳体,进而引起减速器盖板的振动。因为1 747 Hz不是电机的基频和电磁振动频率,所以只有蜗杆蜗轮故障引起的宽频带摩擦力可以引起转子在此频率下发生共振,将振幅放大,从而成为辐射噪声的主要能量成分,这就是摩擦异响的产生机理。
(2) 转子前5阶模态的固有频率不与基频、电磁力频率接近,转子不可能发生共振。但转子在电磁振动频率及其倍频谐波的激励下会发生强迫振动并通过与轴承、减速器壳体的作用将振动传递到减速器盖板,最终辐射出噪声,这样就解释了电磁异响的产生机理。
6结论
(1) 电磁振动及其倍频成分引起转子发生强迫振动,产生电磁异响。
(2) 当发生蜗杆蜗轮故障时,蜗杆蜗轮机构的宽频摩擦力使转子在固有频率为1 747 Hz的模态下发生共振,产生摩擦异响。
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减速电机 篇10
直线电机车辆采用直线感应电机牵引,轮轨系统支撑导向,是一种新型的城市交通系统,它具有车辆断面小、维护方便、可通过大坡度 (最大坡度可达60‰～80‰)及小半径曲线 (最小曲线半径可达35 m)、噪声小 (可降低10 dB左右)、选线自由、工程造价低、受天气变化影响较小等优点,同时又利用轮轨结构导向支撑,省去了磁悬浮列车的一系列悬浮导向设施,更为安全和便于控制,可以说,直线电机车辆是非常适合于中等级运量(每小时单向客流量 1万人次～3万人次)的地铁、高架轨道交通系统。
2 直线电机基本原理
直线电机是旋转电机在结构方面的一种变形,可以看作是一台旋转电机沿其径向剖开,然后将电机的圆周展成直线演变而成(图1)。由定子演变而来的一侧称为初级,由转子演变而来的一侧称为次级,为了在运动过程中始终保持初级和次级耦合,初级侧或次级侧中的一侧必须做得较长,初级侧长的电机称为长定子直线电机,初级侧短的电机称为短定子直线电机。
直线电机的工作原理类似于传统的旋转感应电机(图2),将旋转感应电机静止的定子(电磁铁和绕组)安装在车辆的转向架上,将旋转的转子(感应板)平铺设置在线路轨道的中间,当电流通过直线电机的电磁铁绕组时,会产生向前方向的磁场。通过与轨道上的感应板的相互作用产生牵引力,推动列车前进;改变磁场的方向,则使列车后退。车辆平稳运行时,定子与感应板之间的气隙一般保持在10 mm左右。
直线电机带来了诸多优点,然而,长期以来直线电机的效率都较旋转电机低很多,主要是因为直线电机的气隙较旋转电机的气隙大得多。尤其是轨道车辆上的直线电机气隙更大,一般在12 mm左右,而普通旋转电机的气隙一般在0.25 mm～0.8 mm之间。这主要是由于电机悬挂在车辆上,车载定子与地面转子处在一个相对直线运动的弹性(轴箱垂向弹性定位以及道床弹性)系统间,不可避免地会造成气隙变化(图3)。直线感应电机的效率和功率因素与气隙成反比,当电机气隙为12 mm时,电机效率下降到73%左右。
因此,有必要减小轨道车辆上直线电机的气隙,并保证气隙在很小的范围内变动。
3 国内外直线电机轨道车辆电机悬挂方式及特点
3.1 加拿大MK Ⅱ型转向架副构架悬挂方式
加拿大庞巴迪公司研制的直线电机转向架是在三大件转向架的基础上改进的,采用了迫导向机构(图4)。该转向架前后轮对通过2个副构架连接起来,副构架呈V字形,一端与轮对固结,一端与另一个副构架铰接,在铰接点处用垂向吊杆将 2 个副构架的一端悬挂于摇枕上,铰接点两侧通过水平拉杆将2个构架与摇枕相连,以传递转向架和车体之间的纵向力。直线电机位于副构架之下,两端通过三点铰接机构悬挂在副构架上。一系悬挂采用刚度很大的橡胶弹簧。
这种直线电机悬挂方式的特点是,直线电机的质量和垂向电磁力直接通过轴箱和径向轴承由轮对承受,直线电机产生的纵向牵引力以及制动力则直接传递给副构架,再由副构架传递给摇枕,摇枕通过两侧的牵引杆又直接传递给车体。因此,转向架构架既不承受产生于直线电机的垂向载荷,也不承受产生于直线电机的纵向载荷,从而大幅度降低了转向架自重。同时,一系悬挂装置不承受额外的产生于电机的纵向载荷,可以尽量减小一系悬挂纵向刚度,以改善车辆的曲线通过性能。事实上,由于转向架构架与一系轴箱之间不再传递牵引力,MK Ⅱ型转向架的两侧架通过橡胶弹性垫置于轴箱上,一侧铰接,另一侧可以在橡胶弹性垫上沿轴箱滑动,构成理想的几乎不受任何约束的水平转动机构。在通过曲线时,轮对可以沿径向自由移动,大大提高了曲线通过能力。
3.2 日本的轴悬式及架悬式
日本于20世纪90年代引进了加拿大的直线电机轨道交通系统技术,并根据自身条件,开发了内置构架与外置构架2种直线电机径向转向架,并进行了大量的试验,先后试验和使用过5种型式的转向架。
日本早期研制的电机直接悬挂于转向架的轮对上。在直线电机悬挂座中部安装有抱轴轴承,电机定子通过橡胶轴衬支承在轴承上。从直线电机定子传来的垂向静态力和动态力,直接通过轴箱轴承由轮对承受。纵向牵引力的传递与旋转电机转向架类似, 即牵引力先通过轮对传递给轴箱,再由轴箱传递给构架。因此,这种直线电机转向架的技术风险仅集中在电机悬挂和轮轴设计上,可以在传统转向架的基础上,经过对轮对的改装设计并增加电机悬挂装置而实现。然而,试验结果表明,这种结构由于直线电机完全属于簧下质量,轮轨动作用力较大,而且牵引力通过轴箱传递,对曲线通过时的轮对摇头产生很大影响。因此,日本后来放弃了这种结构。
目前日本大量采用图5所示的直线电机直接悬挂于转向架构架之上的自导向转向架。图6则是在H型构架的横梁上安装了特制的杠杆机构,来微调电机的气隙。从电机传来的垂向静态力和动态力通过构架和一系悬挂装置传递到轮对,因此,改善了对轨道的动作用力。这种转向架的缺点是,转向架构架额外承受了由直线电机带来的垂向载荷,同时一系悬挂的垂向刚度必须设计得很大,才能减缓因车内载荷的剧烈变化而引起的直线电机气隙的大幅改变,因此,影响了车辆乘坐舒适度。另外,来自直线电机的振动无法与转向架和车体隔离,对转向架主要部件和车体的结构强度有一定影响。日本直线电机转向架磁极气隙的调整方式与MK Ⅱ型转向架类似,也是在悬挂座处加调整垫,并且通过横梁上的微调机构进行微调。
3.3 广州地铁4号线电机副构架悬挂方式
广州地铁4号线直线电机采用副构架悬挂方式,即副构架连接在左右轴箱之间,电机吊挂在副构架上,消除了一系弹簧对电机气隙的影响(图7)。一系可以采用较小的值,但不宜太小。要尽量减少电机吊杆力对轴箱产生的扭矩。轴箱悬挂的径向游隙对气隙也有影响,一般采用构架内置的形式。气隙一般控制在8 mm左右,气隙变动范围为±4 mm。电机安全鼻设在旋转车轴之上。电机承受来自路面的轨道垂向不平顺激励。由于传统轮对比独立车轮更为可靠,因此,大多使用传统轮对。但由于存在轴箱装置并将直线电机悬挂在轴箱上,增加了簧下质量。电机受到转向架蛇行运动的激扰,容易引起吊杆在横断面内的偏摆,从而引起气隙变动和吊杆受力大。
3.4 电机悬挂方式的分类
由上可见,电机悬挂方式主要有3种,即轴悬式、架悬式和副构架悬挂方式。
日本早期采用轴悬式,这种结构由于直线电机完全属于簧下质量,轮轨动作用力较大,而且牵引力通过轴箱传递,对曲线通过时的轮对径向摇头运动影响较大,严重影响轮轨动力学特性。
日本目前所用的直线电机均装在转向架构架上,由于直线电机要随转向架构架一起振动,这就存在直线电机(线圈)与感应板的气隙较大且气隙随振动变化的缺点,由此导致电机效率较旋转电机低70%左右,气隙变化越大效率越低,运行能耗增大,更影响驱动和制动性能,同时由于采用较大的轴箱垂向刚度影响了旅客乘坐的舒适度,这也正是架悬式直线电机地铁车辆的劣势所在。
加拿大MK Ⅱ型转向架和广州地铁4号线转向架直线电机都采用了副构架悬挂方式。虽然消除了一系弹簧对气隙的影响,但是由于增加了簧下质量,导致轮轨冲击振动加大,增大了运行噪声,轮轨磨耗及轮轨相互作用比较严重。
4 直线电机轨道车辆恒隙控制技术的提出
不难看出,上述3种电机悬挂方式在车轮磨耗以后或一系弹簧发生永久变形后,都必须对牵引电机悬挂系统进行调整。但这些都是简单的调整,如加减调整垫,而非实时调整。磁悬浮列车与直线电机轨道车辆相似,都采用直线电机。为了保证磁悬浮列车稳定运行以及顺利通过曲线,必须对车辆与轨道之间的气隙进行实时检测与调整,将其运用到直线电机车辆上将是可行而有效的。
4.1 磁悬浮列车气隙控制方式
高度控制系统利用在磁铁和轨道之间设置的感应器,实时探测电磁铁与轨道的距离,通过调整电磁铁的励磁电流,调整电磁铁与轨道之间的吸引力,以保证电磁铁与轨道之间的距离(气隙)稳定在8 mm左右,实现列车稳定悬浮。
4.2 直线电机车辆的恒隙控制
为了实现直线电机的恒隙运行,借助气隙传感器和加速度传感器,通过对电磁铁施加主动控制,保证气隙在10 mm,从而保证牵引力和电机效率。针对转向架的振动特点,采用主动悬挂来控制直线电机与感应板气隙,并尽量保持一恒定较小值,解决直线电机车辆能耗大、动力学性能受直线电机气隙变化影响等问题。
直线电机采用主动悬挂控制技术,可将其用气缸、油缸或机电式作动器悬挂在转向架上,以直线电机与地面感应板的气隙为控制目标,进行等距离的主动控制,实现小气隙和恒隙。也可以考虑磁悬浮主动悬挂方案,电机直接和地面间用磁悬浮技术,实现小气隙和恒隙。采用辅助轮支撑,辅助轮将电机支撑在感应板上,实现小气隙和恒隙。在这3种主动控制方案中,通过主动悬挂技术,将直线电机安装在构架上是比较简单可行的(图8)。
直线电机主动悬挂的恒隙控制系统主要包括:适用于电磁场、线路及车辆有轻度污垢环境、中低速运行条件的非接触式间隙测量传感器,相应的数据处理软件,控制系统,以小型机电式作动器作为驱动的执行机构系统,配套电源等。系统通过采集牵引电机与地面感应板之间的气隙数据,以恒隙控制为目标,建立相应的控制系统模型,提出适用的控制策略。
5 结束语
在直线电机车辆的牵引电机悬挂系统中引入主动控制技术是非常必要的,采用主动悬挂能够实现感应板和直线电机之间的小间隙和恒隙,大大提高牵引电机的驱动效率,减少簧下质量及轮轨相互作用,提高车辆的运行品质。
摘要：直线电机轨道车辆采用直线感应电机牵引、轮轨系统支撑导向,是一种新型城市轨道交通工具。本文介绍了直线电机的原理,对加拿大、日本以及广州4号线的直线电机车辆的不同牵引电机悬挂方式进行了对比分析,提出了在牵引电机悬挂系统中采用主动控制的恒隙技术的初步设想。
关键词：铁道车辆,直线电机,恒隙控制
参考文献
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[2]叶云岳等.直线电机原理与应用[M].机械工业出版社,2000.
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[7]杨中平,柳拥军,单雷.日本直线电机地铁车辆技术[J].都市快轨交通,2006,19(2):63-67.
样本平安快车减速 篇11
5月27日，中国平安迎来了第25个生日，此刻的中国平安荣耀加身的同时，也处在风口浪尖的位置。
1988年，中国平安以3000万人民币加3000万港币起家，员工仅13人；2012年底拥有近3万亿资产，超70万员工，资产规模进入世界500强。
从去年8月1日起，“深发展”这个名称已成为历史。随着深市第一股“000001”的更名，马明哲心中谋划的保险、银行、资产管理的金融控股帝国之梦已然成型。中国平安至此拿到了覆盖保险、银行、投资的金融行业全牌照。
回顾平安系发展历程，不难发现，其混业经营的脉络逐渐清晰。
1994年至1998年，在平安保险迅猛发展阶段，整个平安系统实施人寿业务与产物险业务分业经营、管理和核算的举措，推动了平安人寿乃至整个平安保险的大发展。当时根据监管层要求“分业经营，分业监管”。
从2003年以后，其一连串的改革，中国平安逐步完善金融架构，冲着“综合金融，专业经营”的目标迈进。其中，2003年，集团挂牌，金融控股架构确立。年底，收购福建亚洲商业银行，更名平安银行。2004年，平安在香港联交所上市。2005年，平安资产管理公司成立。2007年，深圳平安银行成立，万里通卡面世。4子公司交叉销售获批；启动“二元化”战略；后援中心完全投入运营。2009年，《关于向特定对象定向增发H股股票的议案》获平安股东大会高票通过，意味着平安内部顺利通过公司对深发展投资交易。
而2012年合并“深发展”以来，在平安“三驾马车”中，银行的业绩尤其凸出，“大保险，小银行”的格局将重新布置。
2012年年报显示，中国平安业绩稳中有升，营业收入2993.72亿元，同比增长20.3%；营业利润323.75亿元，同比增长8.2%。
中国平安业绩稳定的背后，主要来自平安银行的贡献，平安银行业务2012年对集团贡献利润68.7亿元，占比由2011年的26.4%提升至34.3%。进一步细究，可发现平安银行的业绩隐含调节成分，2012年底，该行不良贷款余额68.66亿元，较年初增加35.71亿元；不良率0.95%，较年初上升0.42个百分点。
与此同时，其主业却出现下滑端倪。其年报揭露了这些迹象：核心业务中包括保险和投资业务出现了较大幅度下滑，其中，人寿保险业务实现净利润64.54亿元，同比下滑35.26%；财产险净利润46.48亿元，同比下滑6.65%；证券业务净利润8.45亿元，同比下滑12.25%。保险资金投资组合的总投资收益亦下滑13%。
和其他以国有为主的金融机构相比，中国平安的风格相对激进，这有利也有弊。正是出于对规模扩张的强烈渴望，才会有对银行、保险、证券、信托等业务的多方并购，才能在短短25年间建立中国第一个真正意义的金控集团。但业内人士认为，过于激进的风格，往往带来风险和争议。
平安证券便是典型案例，近年来，胜景山河、万福生科等一系列保荐项目问题曝光。5月21日，中国平安对外透露接到证监会的处罚通知。按照告知书显示，证监会决定对平安证券给予警告并没收其在万福生科（湖南）农业开发股份有限公司发行上市项目中的业务收入2555万元，并处以5110万元的罚款，暂停其保荐机构资格3个月。
就在5月初，中国平安掷24亿，买下了英国劳合社大楼，成为保险投资新政放宽海外投资渠道后，保险资金投资海外不动产的首例。但这难掩其发展颓势，2012年，中国平安掌管的保险资金投资资产达到1.07万亿元，但其组合总投资收益仅256.8亿元，较2011年下降13%。总投资收益率则由2011年的4%下降至2.9%。
就在主业保险业务上，中国平安压力也不少。保监会5月初发布今年一季度保险消费投诉报告，今年一季度保监会接到有效投诉总量为5054件，同比上升370.14%。涉及财产险公司的投诉2063件，平安财险以377件位居第二名；涉及人身险公司的投诉2991件，平安寿险以375件位列第三。
中国平安的不稳定性，不止这些。就在去年年底，汇丰出售平安股权资金，引发股市动荡。而在今年早些时候，有消息传出汇丰将全部持有的15.57%股份整体转让给了一位泰国的亿万富翁。
分析师一度担心中国平安未来的经营前景。以往，汇丰向平安提供过大量帮助，协助其打好业务基础，如建立一体化的后援中心和风控机制等。
如今，失去汇丰的平安不得不另谋出路。但中国平安总经理任汇川（Alex Ren）表示，汇丰的退出已经尘埃落定，这些担忧已成为明日黄花，公司正在集中精力拓展银行和资产管理业务。
这些迹象表明，中国平安这一辆马车，在快速奔跑的同时，因为前路崎岖，不得不放慢了脚步。
链接
他山之石
海外混业经营三部曲
早期
早期的经营模式是自然分离的，到19世纪末20世纪初，随着证券市场日益繁荣和膨胀，证券市场上的投资、投机、包销等经济活动空前活跃，商业银行与投资银行各自凭借雄厚的资金实力大量地向对方行业扩张业务，这是金融业最初的混业经营。但1929-1933年经济危机的爆发使商业银行、投资银行混业的弊端暴露无遗。美国政府为了加强对资本市场的控制，于1933年通过了《格拉斯—斯蒂格尔法案》，严格限制商业银行和投资银行的业务界限。随后，许多国家也纷纷效仿，形成了西方金融分业经营的格局。
20世纪80年代
到了20世纪80年代，科技进步与世界金融市场的不断发展，促使各种金融衍生工具创新推陈出新，金融业之间的渗透融合力度逐步加强，原来的分业经营与监管的机制阻碍了金融业务创新和服务效率的提高。在这种背景下，西方各国金融当局如英国、德国、法国、瑞士、日本等纷纷进行了已打破证券和银行业界限为主要内容的改革，形成了现代银行混业经营的趋势。
90年代以后
进入九十年代以后，随着金融管制的放松和金融创新活动加剧，商业银行和投资银行的业务融合进一步发展，金融业并购潮风起云涌。银行、证券、信托、保险等跨行业强强联合，优势互补的购并，加快了国际银行业向混业经营迈进的步伐。美国国会于1999年11月4日通过的《金融服务现代化法案》从法律上取消了商业银行和证券公司跨界经营的限制，以此为标志，现代国际金融业务走上了多样化、专业化、集中化和国际化的发展方向。
减速电机 篇12
关键词：电动汽车,驱动系统,混合励磁无刷直流电机,2812
1 引言
能源紧缺与环境污染等问题带来的负作用日益增加,使电动汽车在近些年成为各国竞相研究的热点。电机驱动系统作为电动汽车重要组成部分,其性能优劣直接关系到整车性能。目前,电动汽车上所采用的电机驱动系统以无刷直流电机(BLDCM)驱动系统综合性能最为理想,较好地满足了电动汽车对效率、功率密度等众多指标的要求[1]。但是无刷直流电机中永磁体对外加磁势的磁阻很大,电机气隙磁场难以调节致使其使用范围受限。混合励磁无刷直流电机(Hybrid Excitation BLDCM,HEBLDCM)通过安装励磁绕组的方法较好地解决了无刷直流电机调磁困难的问题,在适应不同负载方面具有明显优势,是未来电动汽车电机驱动系统的有力竞争者[2]。
2 HEBLDCM基本原理与控制策略分析
HEBLDCM在普通无刷直流电机的结构上进行了改造,在电机定子侧安装与电枢绕组正交的直流励磁绕组,转子侧安装铁磁极作为调磁极以及相间地安装N极、S极,电机整体结构如图1所示。
2.1 电机结构及调磁原理
由图1可看出,HEBLDCM气隙总磁通由永磁磁极产生的永磁磁通Φp和励磁电流If产生的励磁磁通Φf两部分组成。由于永磁磁极对外加磁势的磁阻很大,因此永磁磁极上磁通基本维持为永磁磁通Φp,铁磁极为励磁磁通Φf主要通道。从励磁角度来看,HEBLDCM的运行方式可分为:(1)零励磁运行(If=0),励磁磁通Φf为零,电机工作于普通无刷直流电机状态;(2)增磁运行(If>0),此时励磁磁通Φf与Φp方向相同(即Φf>0),电机气隙总磁通Φ增加为Φp+Φf;(3)弱磁运行(If<0),这时Φf与Φp方向相反(即Φf<0),Φ削减为Φp-Φf。
下面以If>0为例说明If对电机转矩及转速的影响,设U为电枢电压,E为电枢反电动势,R为电机内阻,L为电枢绕组各相自感,I为电枢电流,KE为反电势系数,n为电机转速,则HEBLDCM的电压平衡方程为:
式(2)中,Φf=KfIf,Kf为与励磁绕组设计有关的常数。结合(1)、(2)两式可得出n与U、If的关系表达式为:
由式(3)有,转速n可通过调节U、If来实现。
同样,电机转矩M与If及I之间关系式为:
式(4)中,KM为转矩系数,则调节I和If可实现对电机转矩M的调节[3,4]。
经以上分析可知,通过对励磁电流If的方向控制,可起到增强或削弱电机内部磁场的作用,而改变If大小则可控制调磁的强度,通过对磁场的控制最终达到控制电机转速和转矩的目的。
2.2 控制策略分析
引入励磁电流If的同时将带来励磁损耗,因此在不采取电励磁能满足运行需求的情况下电机零励磁运行。为方便分析,做如下定义:电机工作在额定电枢电压UN及额定电枢电流IN,零励磁运行时的转速为额定转速nN;电枢电流达到额定值IN时,零励磁运行的转矩为额定转矩MN;为保证主回路的调节能力,取电机零励磁恒功率运行下最高转速的90%为电机弱磁基速nf。根据电动汽车各种运行工况特点,以MN、nN、nf为临界点将系统工作状态划分为低速零励磁运行、低速增磁运行、高速零励磁运行、高速弱磁运行[5,6]。
当电动汽车低速运行(n
(1)汽车轻载低速运行时,电机负载转矩M小于额定转矩MN,此时电枢电流I未达到额定值IN,可通过调节I来满足负载转矩需求,零励磁运行。
(2)汽车处于爬坡或带负载启动等工况下时,负载转矩需求M可能超过额定转矩MN。由MN定义及式(4)可知,此时电枢电流I已达到额定值IN,假若继续增加I来获得转矩的提升,可能会导致电枢损耗急剧上升,严重时将造成电机损坏,因此调用正向励磁电流(If>0)增磁以提升电机转矩。
当电动汽车高速运行时(n>nN),此时转矩M不再是主要运行指标,仅考虑速度运行情况,以弱磁基速nf为临界值判断是否需要弱磁升速。
(1)当汽车运行在nN
(2)当汽车运行速度n大于nf时,由nf定义知此时电枢电压的利用率达到90%,不宜再采取调压调速,为避免主回路失去调节作用,引入反向励磁电流(If<0)削弱磁场提升速度,电机转矩也随速度上升而成比例下降,高速弱磁运行仍为恒功率运行。
3 系统硬件设计
HEBLDCM驱动系统需要协调控制电枢电流及励磁电流,因此比普通无刷直流电机驱动系统复杂了很多,这样对主控芯片的性能也提出了更高的要求。美国TI公司的TMS320F2812是目前在电机控制领域应用最为广泛的32位定点DSP,这款DSP的CPU主频高达150MHz,拥有精度达12位的片内AD模块,支持CAN2.0B协议的eCAN模块,两个专用于电机控制的事件管理器模块(EV)等诸多外设模块[7],基本满足了HEBLDCM系统控制的需求。
主电路功率模块选用日本三菱公司的IPM模块PM75CVA120,该模块额定电流75A,额定电压1200V,其将IGBT和驱动电路及过流、过压、欠压等保护电路集成在一起,简化了设计。励磁电路由四个IXYS公司的功率MOS管IFFN100N50P构成全桥电路,通过改变MOS管的导通次序和开关频率改变励磁电流的方向和大小。
图2为基于2812的HEBLDCM驱动系统硬件框图,硬件系统主要分为电枢主回路控制、励磁电路控制两部分,其中2812外部输入信号主要有位置、速度及电流的反馈信号以及运行参数给定信号(键盘或管理系统)等。DSP输出信号有故障保护信号和PWM驱动信号,其中E-VA中6路PWM用于驱动主回路IPM模块,EVB中4路PWM作为励磁电流方向切换信号,下面主要介绍系统部分接口电路的设计。
3.1 位置检测电路
转子位置信号及速度信号是决定电机运行的关键参数,采用日本TAMAGAWA公司的增量式光电编码器TS5214N510作为位置/速度传感器。这款编码器的分辨率为2500C/T,供电电源为+5V,输出6组差分信号:,其中为速度反馈信号,为磁极位置信号。
如图3所示,编码器端输出位置及速度差分信号经由接口板上SN75175转换为单端信号,再由高速光电耦合器6N137对单端信号进行隔离处理后送至2812捕捉单元,经捕捉单元完成位置/速度信号的采集,最后由CPU完成转子位置判断以及速度计算。
3.2 CAN收发电路
CAN总线是在汽车行业应用最为广泛的现场总线,为加强系统与电动汽车管理系统的通信,扩展CAN外围电路。选用TI公司的SN65HVD230作为CAN控制器和物理总线接口,其T、R引脚分别连接2812的CANTXA、CANRXA引脚,如图4所示。
3.3 AD采样调理电路
系统采用的电流互感器输出满量程为±6V,然而2812AD模块输入模拟电压范围为0~3V,采取图5所示电路将电流传感器输出电压信号限制在3V以内,然后再送入AD摸块,确保采样的正确性。
4 系统软件设计
由控制策略分析可知,HEBLDCM驱动系统设计的关键在于如何根据电动汽车运行工况的改变自动切换工作状态,选择运行方式,尽可能的发挥出混合励磁无刷直流电机的性能优势。
图6为系统主程序框图,主程序中主要包括系统初始化、运行命令给定与显示、外部输入信号检测、速度计算、故障检测及处理、状态判断、通信等子程序。电机运行方式选择首先通过当前运行速度n与nN的比较初步判断高、低速状态。若n>nN(高速),则n再与nf比较决定是否弱磁升速;若n
5 结束语
一个性能优越的电机驱动系统不仅可提高电动汽车整车性能,对促进电动汽车的发展和推广也具有重要的意义。本文在分析混合励磁无刷直流电机调磁原理和系统控制策略的基础上,分别介绍了驱动系统硬件电路设计和软件框架,该电机驱动系统具有磁场可调、低速大力矩及调速范围广等众多优点,在电动汽车驱动方面有着良好的应用前景。
参考文献
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