单极直流电磁传动机的制作方法_5

文档序号:9526449阅读:来源:国知局
= Ff (I 1min | , Iid)(26)
[0193]其中,Iid为Il和12的设计值。
[0194]计算或试验获得下列两个随励磁电流Is变化的关系曲线:
[0195]Σ Omax = Ff(IlOmaxLls)(27)
[0196]Σ Φπι?η = Ff (| 1minI , Is)(28)
[0197]其中,Is取值范围为零至设计值lid。
[0198]在运行调节时,即时采集两个转子的转速ω I和ω2。
[0199]当ω I大于或等于ω 2时,取12为固定值Iid,取Il为调节励磁电流Is,利用电磁定律公式((I)?(4),其中RO取为定值)和下述公式((29)?(32)):
[0200]Σ Φ Imax = Σ Omax = Ff (| 1max | , Is)(29)
[0201]Σ Φ Imin = Σ Φπι?η = Ff (| 1min |, Is)(30)
[0202]Σ Φ 2max = Σ Omaxd = Ff (| 1max | , lid)(31)
[0203]Σ Φ2η?η=Σ Omind = Ff (| 1min |, lid)(32)
[0204]或者当ω?小于ω2时,取Il为固定值Iid,取12为调节励磁电流Is,利用电磁定律公式((D?(4),其中RO取为定值)和下述公式((33)?(36)):
[0205]Σ Φ2max = Σ Omax = Ff(IlOmaxI7Is)(33)
[0206]Σ Φ2η?η=Σ Φπι?η = Ff (| 1min |, Is)(34)
[0207]Σ Φ Imax = Σ Omaxd = Ff(IlOmaxI7Iid)(35)
[0208]Σ Φ Imin = Σ Omind = Ff (| 1min |, Iid)(36)
[0209]随时计算出在当前转速下的、对应主电流为上限值和下限值的调节励磁电流上限值Ismax和下限值Ismin,即:
[0210]Ismax = F(1max, ω I, ω 2)(16)
[0211]Ismin = F(1min, ω I, ω 2)(17)
[0212]上述得出的电流上限值(Ismax, 1max)和下限值(Ismin, 1min),同时对应当前转速下的电磁转矩上限值(Melmax, Me2max)和下限值(Melmin, Me2min),并且这种对应关系是单调变化的。其中的电磁转矩下限值为零,转速较低的转子电磁转矩上限值为设计额定值。
[0213]在调节执行时,可使执行器动作行程与位于上限值Ismax和下限值Ismin之间范围的调节励磁电流Is线性对应,动作行程的两端对应电磁转矩的上限值和下限值,但电磁转矩的中间值与动作行程通常不是线性关系;也可以在动作行程与调节励磁电流Is之间采用某种非线性对应规律,以使电磁转矩与动作行程之间趋于近似线性对应。这种非线性对应规律需要通过计算或试验数据分析总结获得。
[0214]第一类第2种调节控制方法:
[0215]计算或试验获得下列随主电流1变化的关系曲线:
[0216]Σ Od = Ff (| 10| , Iid)(37)
[0217]计算或试验获得下列随主电流1和励磁电流Is变化的关系曲面:
[0218]Σ Φ = Ff (| 10| , Is)(38)
[0219]其中,10取值范围为零至设计值,Is取值范围为零至设计值lid。
[0220]选定转矩指令针对Me 1或Me2。
[0221]在运行调节时,即时采集两个转子的转速ω 1和ω2。
[0222]当ω?大于或等于ω 2时,取12为固定值Iid,取II为调节励磁电流Is,利用电磁定律公式(⑴?⑷、(5)或¢),其中R0取为定值)和下述公式((39)?(40)):
[0223]Σ Φ1 =Σ Φ = Ff (I 10| , Is)(39)
[0224]Σ Φ2 =Σ Φ(1 = Ff(| 10|,lid)(40)
[0225]或者当ω?小于ω2时,取II为固定值lid,取12为调节励磁电流Is,利用电磁定律公式(⑴?⑷、(5)或(6),其中R0取为定值)和下述公式((41)?(42)):
[0226]Σ Φ2 =Σ Φ = Ff (I 10| , Is)(41)
[0227]Σ Φ1 =Σ Φ(1 = Ff(| 10|,lid)(42)
[0228]以当前转速值和给定的转矩指令(Mel值或Me2值,事先计算确定出满足各因素限制条件的Mel或Me2值的适用范围)为输入条件,随时计算出所需的调节励磁电流值Is,用于执行环节。
[0229]该Is值是联立七个方程(⑴?(4)、(5)或(6)、(39)或(41)、(40)或(42))的求解结果,函数形式为:
[0230]Is = F(Mel 或 Me2,ω?,ω2)(20)
[0231]第一类第3种调节控制方法:
[0232]计算或试验获得下列随主电流10变化的关系曲线:
[0233]Σ Φ(1 = Ff(| 10|,lid)(37)
[0234]计算或试验获得下列随主电流10和励磁电流Is变化的关系曲面:
[0235]Σ Φ = Ff (I 10| , Is)(38)
[0236]其中,10取值范围为零至设计值,Is取值范围为零至设计值lid。
[0237]选定转矩指令针对Mel或Me2,并给定其应用范围。给定两轴转速的应用范围。利用电磁定律公式((1)?(4)、(5)或(6),其中R0取为定值),当ω?大于或等于ω2时同时利用公式(39)和(40),或者当ω?小于ω 2时同时利用公式(41)和(42),计算出全范围覆盖不同转速条件和转矩需求的调节励磁电流值Is (函数形式同式(20))矩阵,并把全部数据存储于控制系统。其中,当ω?大于或等于ω2时,取12为固定值Iid,取II为调节励磁电流Is ;或者当ω?小于ω2时,取II为固定值Iid,取12为调节励磁电流Is。
[0238]在调节执行时,即时采集两个转子的转速ω 1和ω 2,以当前转速值和给定的转矩指令(Mel值或Me2值)为输入条件,从控制系统中调用相关存储数据,采用样条插值函数公式计算获得对应的调节励磁电流值Is,以及确定调节线圈,用于执行环节。
[0239]第二类第1种调节控制方法:
[0240]总损耗取为主电流欧姆热(10.10.R0)和励磁电流欧姆热(Σ Poi)的总和,其中R0和Ri取为定值。
[0241]计算或试验获得下列随主电流10和励磁电流Ii变化的关系曲面:
[0242]Σ Φ = Ff (I 10| , Ii)(43)
[0243]其中,10取值范围为零至设计值,Ii取值范围为零至设计值lid。
[0244]以I1、12替代式(43)中的Ii,得到下列两个公式:
[0245]Σ Φ1 = Ff (I Ι0| , II)(44)
[0246]Σ Φ2 = Ff (I Ι0| , 12)(45)
[0247]选定转矩指令针对Mel或Me2,并给定其应用范围。给定两轴转速的应用范围。利用电磁定律公式((1)?⑷、(5)或(6),其中R0取为定值)和上述公式(44)和(45),计算出全范围覆盖不同转速条件和转矩需求的、满足总损耗最小目标的励磁电流最佳值Ilopt和I2opt矩阵,并把全部数据存储于控制系统。
[0248]在调节执行时,即时采集两个转子的转速ω?和ω2,作为输入条件,给出转矩指令(Mel值或Me2值),也作为输入条件,从控制系统中调用相关存储数据,采用样条插值函数公式计算获得对应的各励磁电流最佳值Ilopt和I2opt,用于执行环节。
[0249]第二类第2种调节控制方法:
[0250]总损耗取为主电流欧姆热(10.Ι0 -R0)、励磁电流欧姆热(Σ Poi)和电路连接区液态金属磨擦热的总和,其中,Ri取为定值,R0取为电路连接区NaK液状态参数MLS的函数,MLS参数中的变量是NaK液容量参数,而液体中心位置参数固定为一个平均值。MLS参数同时也对液态金属磨擦热有影响。
[0251]计算或试验获得下列随主电流10和励磁电流Ii变化的关系曲面:
[0252]Σ Φ = Ff (I 10| , Ii)(43)
[0253]其中,10取值范围为零至设计值,Ii取值范围为零至设计值lid。
[0254]以I1、12替代式(43)中的Ii,得到下列两个公式:
[0255]Σ Φ1 = Ff (I Ι0| , II)(44)
[0256]Σ Φ2 = Ff (I Ι0| , 12)(45)
[0257]选定转矩指令针对Mel或Me2,并给定其应用范围。给定两轴转速的应用范围。给定电路连接区NaK液容量参数的应用范围。利用电磁定律公式((1)?⑷、(5)或(6),其中R0取为NaK液容量参数的函数)和上述公式(44)和(45),计算出全范围覆盖不同转速条件和转矩需求的、满足总损耗最小目标的励磁电流最佳值Ilopt和I2opt矩阵,以及NaK液容量参数最佳值矩阵,并把全部数据存储于控制系统。
[0258]在调节执行时,即时采集两个转子的转速ω?和ω2,作为输入条件,给出转矩指令(Mel值或Me2值),也作为输入条件,从控制系统中调用相关存储数据,采用样条插值函数公式计算获得对应的各励磁电流最佳值Ilopt和I2opt,以及NaK液容量参数最佳值,用于执行环节。
[0259]励磁线圈直流电流大小的控制,采用直流斩波器。
【主权项】
1.一种在两个转动轴之间传输动力的机器,应用了单极直流电机的电磁作用原理,称为单极直流电磁传动机(HET),包括:两套转子,一套静子,外部附属系统,调节控制系统,其特征是:每个转子上有一个或多个轴对称形状的导磁导电体(3),静子上有一个或多个环绕轴心线(1)缠绕的直流励磁线圈(9),磁路由转子和静子上的轴对称结构件导引为闭环,至少有两个主磁路(22),磁路经过转子导磁导电体(3),最多有一个主磁路(22)同时经过两个转子的导磁导电体,构造有一套闭合的主电流回路(23),该回路串联或并联或串并联连接全部的转子导磁导电体,转子导磁导电体上的主电流方向与磁通(Φ)方向在子午面互相垂直,通过调节励磁线圈的电流(I1、12、…),调节直流主电流(10)、每个转子的电磁转矩和电磁功率。2.如权利要求1所述的单极直流电磁传动机,其特征是:一个主磁路(22)的励磁源,可以共用永磁材料(13)和励磁线圈,也可以单独使用永磁材料,也可以单独使用励磁线圈。3.如权利要求1、2所述的单极直流电磁传动机,其特征是:通过每个转子导磁导电体的磁通(Φ),可以是单磁通,也可以是由两路励磁源产生的双磁通。4.如权利要求1、2所述的单极直流电磁传动机,其特征是:对于一个转子上的导磁导电体(3),一路主磁通只通过一个导磁导电体,或者一路主磁通同时通过相邻的两个导磁导电体,后者情况下,相邻的这两个导磁导电体并联于主电路中。5.如权利要求1至4所述的单极直流电磁传动机,其特征是:构成磁路一部分的转轴(2),可以是实心轴,也可以是空心轴。6.如权利要求1至5所述的单极直流电磁传动机,其特征是:转子与静子的相对位置,从径向比较,转子在内圈,静子在外圈(内转子型)。7.如权利要求1至4所述的单极直流电磁传动机,其特征是:转子与静子的相对位置,从径向比较,转子在外圈,静子在内圈(外转子型)(图12)。8.如权利要求1至7所述的单极直流电磁传动机,其特征是:穿过主磁通的转子与静子的间隙处,结构件表面为轴对称圆柱面(轴面型)。9.如权利要求1至4所述的单极直流电磁传动机,其特征是:穿过主磁通的转子与静子的间隙处,结构件表面为垂直于轴心线的端面(盘面型)。10.如权利要求1至8所述的单极直流电磁传动机,其特征是:导磁材料的轴(2)与主电流回路的转子导磁导电体(3)和转子导电体(4)绝缘,也可以与一个转子导磁导电体及其相邻的转子导电体不绝缘,并同时是导电材料。11.如权利要求1至6、8、10所述的单极直流电磁传动机,其特征是:转子导磁导电体(3)与转子导电体(4)的相接表面,可以是直至二者外径的全高圆盘面,也可以是非全高的圆盘面加圆柱面,即转子导电体为非全高型(图16)。12.如权利要求1至11所述的单极直流电磁传动机,其特征是:转子导磁导电体(3)与转子导电体(4,19)之间,主电流回路和电流支路(24)上的相邻静子结构件之间(6与7、16,7与8、16,8与17,11与18),上述结构件内部的相邻零件之间,可以直接接触导电,可以用导电胶粘接,可以用固体软金属材料填缝,可以充填液态金属。13.如权利要求1至12所述的单极直流电磁传动机,其特征是:两个转子的轴心线重合,两个转子互相靠近(集中型)。14.如权利要求13所述的单极直流电磁传动机,其特征是:具有两排外接电源的端子(16),连接包含转子导磁导电体在内的主电流线路,具有液态金属转换开关(15),用于在外接电源前抽空液体、断开原有的主电流回路。15.如权利要求13、14所述的单极直流电磁传动机,其特征是:一个主磁路(22)同时经过两个转子的导磁导电体,穿过共用主磁通的两个转子相邻表面,可以是垂直端面,可以是圆锥面(图2),可以是圆柱面(图3至图5)。16.如权利要求1至12所述的单极直流电磁传动机,其特征是:两个转子分离布置(分离型),各有独立的静子,具有外联导体传输主电流。17.如权利要求16所述的单极直流电磁传动机,其特征是:外联导体(8,11,图8)是集中型静子导电体的拉伸变形。18.如权利要求16所述的单极直流电磁传动机,其特征是:具有外接端子(16,图9至图15),外联导体连接外接端子。19.如权利要求18所述的单极直流电磁传动机,其特征是:单个转子具有多个导磁导电体(3),它们在主电流回路上的串接,采用外接端子和外部导体,相邻的两个导磁导电体有对一个主磁通的共用(图13、图14)。20.如权利要求18所述的单极直流电磁传动机,其特征是:单个转子具有多个导磁导电体(3),它们在主电流回路上的串接,采用靠近转轴的内部导体,每个主磁通仅穿过一个转子导磁导电体(图15)。21.如权利要求18至20所述的单极直流电磁传动机,其特征是:两个HET半偶件不要求为相同类型,可任意配对。22.如权利要求1至21所述的单极直流电磁传动机,其特征是:主电流回路上的转子与静子之间的电路连接(5),采用固体滑动接触结构,或者采用带液体润滑的固体滑动接触结构。23.如权利要求1至21所述的单极直流电磁传动机,其特征是:主电流回路上的转子与静子之间的电路连接(5),采用液态金属作为导电媒介。24.如权利要求23所述的单极直流电磁传动机,其特征是:转子与
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