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大气隙外笼型转子磁力耦合器设计及性能研究

机械设计 2024年第1期41卷 134-139页

作者：葛研军杨博王大明刘东宁大连交通大学机械工程学院辽宁大连116028

采用Halbach单侧聚磁特性,设计出了一种大气隙外笼型转子磁力耦合器(Long Air Gap External-cage Rotor Magnetic Coupler,LAEMC),并分析了其运行特性、调速特性及散热特性,推导出LAEMC电磁转矩解析表达式,据此分析了结构参数对电磁转... 详细信息

采用Halbach单侧聚磁特性,设计出了一种大气隙外笼型转子磁力耦合器(Long Air Gap External-cage Rotor Magnetic Coupler,LAEMC),并分析了其运行特性、调速特性及散热特性,推导出LAEMC电磁转矩解析表达式,据此分析了结构参数对电磁转矩的影响,得出了不同磁化比的Halbach结构对LAEMC电磁转矩的影响规律;根据LAEMC的运行特性,分析了其在离心式负载、恒功率负载及恒转矩负载的调速特性,表明其仅适合离心式负载调速并具有良好的节能效果;在离心式负载转差率为33%处的最大功率损耗点对LAEMC进行热仿真计算,得到永磁体工作温度约为60℃,而通过气隙与之相隔的笼条温度约为360℃,两者温度差达300℃以上,表明所提出的大气隙外笼型转子磁力耦合器———LAEMC在离心式负载上既具有良好的运行特性也具有良好的隔热效果。

关键词：磁力耦合器外笼型转子大气隙 Halbach结构运行与散热特性

双调制式轴向永磁齿轮电动机气隙磁场与转矩计算

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机械传动 2024年第9期48卷 60-67页

作者：葛研军马雪祺李海涛龙威于涵大连交通大学机械工程学院辽宁大连116028 磁浮交通车辆系统集成湖南省重点实验室湖南株洲412001

针对轴向永磁齿轮电动机(Axial Magnetic Gear Motor,AMGM)整体尺寸偏大导致的转矩密度偏低(≤70 kN·m/m^(3))等缺陷,提出了一种双调制式轴向永磁齿轮电动机(Dual-modulation Axial Magnetic Gear Motor,DAMGM)。采用高速侧及低速侧两... 详细信息

针对轴向永磁齿轮电动机(Axial Magnetic Gear Motor,AMGM)整体尺寸偏大导致的转矩密度偏低(≤70 kN·m/m^(3))等缺陷,提出了一种双调制式轴向永磁齿轮电动机(Dual-modulation Axial Magnetic Gear Motor,DAMGM)。采用高速侧及低速侧两个调磁环对DAMGM低速转子进行调制,且两个调磁环中的非导磁部分均为永磁体,有效提高了低速转子的输出转矩;另外,与现有AMGM相比,将驱动电动机置于DAMGM高速永磁转子内部,减小了整体轴向尺寸,大幅提高了低速转子的转矩密度(150 kN·m/m^(3))。针对现有3D有限元计算时间长、计算机资源浪费严重等问题,给出一种基于圆柱坐标系的DAMGM三维分析方法。根据调磁环的3种边界条件,建立了调制后DAMGM气隙磁场及电磁转矩的数理模型,不仅计算结果准确(与3D有限元相比,平均计算误差≤5%),而且计算时间短(仅为3D有限元的1/10),便于DAMGM不同参数结构的分析、比较与优化。

关键词：轴向永磁齿轮电动机气隙磁密电磁转矩三维分析法

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永磁齿轮增速传动系统研究

大连交通大学学报 2024年第3期45卷 74-79页

作者：王鹏葛研军杨均悦大连交通大学机械工程学院辽宁大连116028

基于磁场调制式永磁齿轮运行原理,提出了一种新型磁力增速齿轮传动系统,即将多个高转矩密度的磁场调制式永磁齿轮级联起来,使其成为具有过载保护、隔离冲击与振动且无须润滑等优点的高转矩密度的增速传动系统。通过有限元法详细分析了... 详细信息

基于磁场调制式永磁齿轮运行原理,提出了一种新型磁力增速齿轮传动系统,即将多个高转矩密度的磁场调制式永磁齿轮级联起来,使其成为具有过载保护、隔离冲击与振动且无须润滑等优点的高转矩密度的增速传动系统。通过有限元法详细分析了永磁齿轮增速传动系统中各组成部分的损耗产生机理及影响因素,并通过控制变量法对连接模块永磁齿轮的内外永磁体、调磁环、外转子轭铁等结构进行优化,使得整个增速系统效率提高至91.1%。

关键词：永磁齿轮磁场调制动态特性损耗

地铁车辆逆变系统共模传导干扰全电路模型分析

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大连交通大学学报 2024年第1期45卷 112-119页

作者：王雷葛研军李常贤孙燕楠大连交通大学机械工程学院辽宁大连116028 大连交通大学轨道交通装备国家地方联合工程研究中心辽宁大连116028 大连交通大学机车车辆工程学院辽宁大连116028

为了预测地铁车辆逆变系统中开关器件高速动作产生的共模传导干扰,以额定功率190 kW逆变器构成的地铁车辆逆变系统作为研究对象,首先对其干扰源和干扰路径进行分析,通过Ansys Q3D软件及阻抗分析仪提取地铁车辆逆变系统共模传导干扰路径... 详细信息

为了预测地铁车辆逆变系统中开关器件高速动作产生的共模传导干扰,以额定功率190 kW逆变器构成的地铁车辆逆变系统作为研究对象,首先对其干扰源和干扰路径进行分析,通过Ansys Q3D软件及阻抗分析仪提取地铁车辆逆变系统共模传导干扰路径各组成部件的高频参数;其次搭建地铁车辆逆变系统共模传导干扰全电路模型,通过Ansys Simplorer软件对地铁车辆逆变系统共模传导干扰全电路模型进行仿真分析;最后将仿真预测结果与现场测试结果进行比对,在150 kHz~3 MHz频率范围内仿真预测结果与现场测试结果基本吻合,在3~30 MHz频率范围内由于并网试验、台架布线、测试传感器转移阻抗等因素的影响,仿真预测结果与现场测试结果出现大约8 dB的误差,由此证明所设计的全电路模型建模及分析的正确性。

关键词：逆变系统共模电磁干扰全电路等效

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异步电机永磁悬浮轴承结构设计与动力学计算

微特电机 2024年第1期52卷 1-5页

作者：葛研军龙威于涵马雪祺董法强大连交通大学机械工程学院大连116028

为保证异步电机转子在永磁悬浮状态下仅有微摩擦特性,必须保证永磁轴承具有稳定的高势能状态。采用一个机械调心滚子轴承限定其转子轴向位移。基于气隙磁导及等效磁荷法计算出转子所受不平衡磁拉力,并给出永磁轴承定转子气隙、转子偏移... 详细信息

为保证异步电机转子在永磁悬浮状态下仅有微摩擦特性,必须保证永磁轴承具有稳定的高势能状态。采用一个机械调心滚子轴承限定其转子轴向位移。基于气隙磁导及等效磁荷法计算出转子所受不平衡磁拉力,并给出永磁轴承定转子气隙、转子偏移、永磁轴承环数划分、气隙位置与径向刚度之间的关系,对上述参数进行优化以获得永磁轴承的最佳径向刚度,使永磁轴承能有效平衡电机转子所受的不平衡磁拉力。通过对转子涡动轨迹及临界转速进行分析,验证了异步电机永磁轴承悬浮结构可实现微摩擦悬浮。

关键词：永磁轴承不平衡磁拉力径向刚度转子涡动临界转速

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虚拟数控车削加工精度预测研究

机械工程学报 2002年第2期38卷 82-85页

作者：卢碧红葛研军王启义江渡大连铁道学院机械工程系大连116028

加工质量预测是虚拟制造实用化的重要标志之一。基于虚拟数控加工环境研究车削加工直径尺寸形成机理，简化工艺系统尺寸链得出三瞬心法预测工件加工精度的理论模型；在对工艺系统运动误差和切削力变形误差检测与辨识的基础上，给出了可... 详细信息

加工质量预测是虚拟制造实用化的重要标志之一。基于虚拟数控加工环境研究车削加工直径尺寸形成机理，简化工艺系统尺寸链得出三瞬心法预测工件加工精度的理论模型；在对工艺系统运动误差和切削力变形误差检测与辨识的基础上，给出了可视化交互式的仿真界面，实现对虚拟数控车削加工精度在线预测；通过试验验证了预测模型的有效性。该研究方法可以用于其他切削加工方式的加工精度预测。

关键词：虚拟制造精度预测数控车削虚拟测量加工精度

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基于Web数控加工3D几何仿真技术

东北大学学报（自然科学版） 2002年第5期23卷 463-465页

作者：王蕾葛研军巩亚东王宛山东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110004 大连铁道学院机械工程系辽宁大连116028

基于网络浏览器 ,构建了同、异构环境下数控加工 3D几何仿真网络结构·基于Web图形、图像传输机制 ,建立了NC加工仿真Web发布结构·通过仿真与标识实例 ,进一步说明基于Web数控加工 3D几何仿真技术在任意平台及系统环境下 ,可用来验证N... 详细信息

基于网络浏览器 ,构建了同、异构环境下数控加工 3D几何仿真网络结构·基于Web图形、图像传输机制 ,建立了NC加工仿真Web发布结构·通过仿真与标识实例 ,进一步说明基于Web数控加工 3D几何仿真技术在任意平台及系统环境下 ,可用来验证NC代码的正确性。

关键词：数控加工 3D几何仿真网络浏览器用户标识 Web发布同构环境异构环境

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笼型异步磁力耦合器机械特性与试验

农业工程学报 2016年第12期32卷 68-74页

作者：葛研军袁直贾峰杨均悦周凯凯大连交通大学机械工程学院大连116028 中车大连机车车辆有限公司大连116022

为有效解决目前机械传动系统中选用电机时功率裕度过大而普遍存在的能源利用效率较低问题,提出一种基于三相异步电机鼠笼转子的异步磁力耦合器(squirrel cage asynchronous magnetic coupler,SCAMC)。结合SCAMC具体结构特点,采用标量磁... 详细信息

为有效解决目前机械传动系统中选用电机时功率裕度过大而普遍存在的能源利用效率较低问题,提出一种基于三相异步电机鼠笼转子的异步磁力耦合器(squirrel cage asynchronous magnetic coupler,SCAMC)。结合SCAMC具体结构特点,采用标量磁位法及二维场边界条件,建立气隙磁场数理模型;在气隙磁通密度中引入时间变量,推导出感生电流随时间变化的表达式;基于电流叠加性,将笼条电流折算到转子表面,并沿圆周方向对感生电流所形成的洛伦兹力进行积分,建立了SCAMC的电磁转矩模型。基于上述理论及技术基础,设计并制造出一台37 k W SCAMC样机,并对其机械特性进行理论计算、仿真验证及试验测试。结果表明:转差率相同时,所得的仿真及试验数据与理论计算值相比,误差不超过5%;SCAMC与同容量的三相异步电机相比,线性工作区更宽,过载能力更强,但其机械特性偏软,可有效缓解负载对电机的冲击。该研究可为磁力耦合器在大惯量、难启动及经常性过载机械设备中的应用提供参考。

关键词：机械化模型试验磁力耦合器鼠笼转子机械特性电磁转矩标量磁位

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数控车床虚拟制造环境技术研究

中国机械工程 2002年第8期13卷 672-675页

作者：葛研军施志辉卢碧红江渡王启义大连铁道学院大连铁道学院虚拟制造及网络制造技术研究中心大连铁道学院机械系大连铁道学院校学术委员会

提出数控车削特征参数化造型方法 ,实现含整个数控车削加工环境的全景仿真。基于切屑形成的几何形状及位置建立屑型判别式。基于屑型单体造型特征 ,利用特征体参数化方法实现加工过程切屑仿真。提出“三瞬心”成形法及“误差集聚法”,... 详细信息

提出数控车削特征参数化造型方法 ,实现含整个数控车削加工环境的全景仿真。基于切屑形成的几何形状及位置建立屑型判别式。基于屑型单体造型特征 ,利用特征体参数化方法实现加工过程切屑仿真。提出“三瞬心”成形法及“误差集聚法”,可模拟车削加工实际成形过程 ,预测加工误差趋势。

关键词：数控车床虚拟制造环境全景仿真切屑仿真加工质量仿真