PDF《电力活塞式电动机电磁驱动系统》

第3 8卷第2期西南大学学报(自然科学版)

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1 6年2月Vol?

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2 J o u r n a l o fS o u t h w e s tU n i v e r s i t y( N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n ) F e b ?

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1 电力活塞式电动机电磁驱动系统 数学模型及特性分析 ① 赵景波1,

2 , 鹿麟祥1,

2 , 陈森1,

2 , 张兵1,

2 1 ? 江苏理工学院 汽车与交通工程学院,江苏 常州

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0 1;

2 ? 四川理工学院 人工智能四川省重点实验室,四川 自贡

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0 0 摘要:为了研究电力活塞式电动机电磁驱动系统电磁转换特性,基于电磁场相关理论,采用磁路分析法,建立了 电磁驱动系统的数学模型;

对活塞、电磁驱动系统进行了运动学和动力学分析,基于 MA T L A B / s i m u l i n k建立了 关键部件的仿真模型,分析了活塞受力与位移、曲轴转角的关系,得到了电磁力、活塞所 受外力及加速度曲线, 将活塞理论数据与仿真数据进行了对比.

结果表明:理论数据与仿真数据基本吻合,误差控制在1 0%左右,验证 了电磁驱动系统设计方案和数学模型的有效性;

对电磁 驱动系统的设计制造提供了理论依据和技术支持,具有重要的参考价值. 关键词:电力活塞式电动机;

电磁驱动;

磁路分析;

数学模型 中图分类号:U

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4 文献标志码:A 文章编号:1

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0 8 电磁驱动作为一种新的驱动方式,其原理是把电磁能转换成机械能,驱动活塞做功. 传统电磁铁是利 用通电的铁心线圈吸引衔铁保持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器,衔铁的动作可使其他机械装 置发生联动. 当电源断开时,电磁铁的磁性随着消失,衔铁或其他零件立即被释放[ 1] . 目前传统的电磁铁组 件主要应用于开关( 继电器) 、起重机、电铃、电话、包括音响的喇叭. 在发动机的应用上,美国密歇根大 学[ 2] 、南京理工大学[ 3-4] 所研究的电磁驱动气门机构,就利用电磁铁产生的电磁力驱动气门,其控制原理 就是根据换气要求,由电控单元在确定的时刻发出控制脉冲给电磁铁的驱动电路,控制电磁阀的开关过 程,从而控制气门的开启和关闭. 在磁悬浮上,采用永磁混合悬浮装置[ 5-8] ,成功实现低功耗控制. 青岛大 学[ 9-1

0 ] 把传统的内燃机一发电机组合,设计并生产了一种新型热一电转换装置. 南京航空航天大学[

1 1-1 2] 对 永磁式、电励磁式、混合励磁式磁通切换电机进行了电机本体设计及相关实验混合,并对励磁分块转子磁 通切换电机电磁特性分析,其中所涉及的发动机的设计和电磁永磁混合结构的研究将为本课题中电磁铁组 件的研究分析提供了良好的借鉴. 基于电磁悬浮系统原理,提出一种采用电磁驱动活塞做功的电力活塞式电动机的工作方案,与动力蓄 电池一起构成动力源. 在传统发动机结构形式和工作原理的基础上,利用电磁转换做功取代传统发动机的 燃料燃烧做功,设计单缸发动机中电磁驱动系统,通过分析其工作原理,建立数学模型,基于 MAT L A B / ① 收稿日期:2

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3 基金项目:国家自然科学基金(

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江苏省自然科学基金项目( B K

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6 ) ;