汽车振动能量回收装置研究

发布时间：2017-06-23 19:05

  本文关键词：汽车振动能量回收装置研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着汽车工业的迅猛发展,汽车能源消耗与尾气排放等问题受到了人们的日益重视,如何减少能源消耗以及能量回收是人们关注的课题之一。作者在此即研究一种新的振动能量回收装置。在研究振动能量装置的过程中,采用理论设计与试验验证相结合的方法。首先借助Matlab/Simulink对汽车二自由度1/4简化模型进行建模仿真分析,得出汽车悬架系统在随机路面上的振动特性,为后续研究奠定基础。而后,根据设计要求建立了多种设计方案,通过对比分析,最终确定采用一种新型式的电机方案,即Halbach结构圆筒型永磁直线发电机。在确定直线电机的设计方案后,进行直线电机的设计中,参照旋转电机设计方法,完成了Halbach结构圆筒型永磁直线发电机的理论设计。在上述研究工作的基础上,应用Ansoft Maxwell对电机的电磁场进行分析与计算,得出样机空载特性和带载特性。与此同时,应用Ansys对电机进行热分析,得到了电机的内部热分布,验证电机可以在稳态下安全运行,不会因内部温度过高而出现退磁现象。最后,制造了设计的样机用于试验验证。采用电磁振动台对样机进行了试验验证。对样机进行空载和带载试验,其试验结果与仿真结果吻合。样机在较高频率时的振幅并没有达到设计值,但其回收效率仍然可以达到68.7%。这些说明研究的振动能量回收装置回收振动能量具有一定的可行性。
【关键词】：汽车振动 能量回收 Halbach结构 直线发电机 有限元分析
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U463
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-15
• 1.1 课题研究背景及意义7-8
• 1.2 振动能量回收的分类和特点8-10
• 1.3 振动能量回收国内外发展现状10-14
• 1.4 本文研究的主要内容14-15
• 2 汽车振动分析15-35
• 2.1 振动的基本概念15-16
• 2.2 汽车振动激励源的分析16-17
• 2.3 路面特性分析17-23
• 2.3.1 路面不平度的功率谱密度17-18
• 2.3.2 空间频率谱密度和时间频率谱密度的关系18-20
• 2.3.3 路面对四轮汽车输入的功率谱密度20-22
• 2.3.4 路面激励函数仿真模型22-23
• 2.4 动力总成振动分析23-28
• 2.4.1 激振力分析23-27
• 2.4.2 激振频率分析27-28
• 2.5 二自由度1/4车辆振动模型的建立及仿真分析28-34
• 2.5.1 汽车振动系统的简化28-29
• 2.5.2 系统微分方程和状态方程29-30
• 2.5.3 Matlab/Simulink模型的建立与仿真30-34
• 2.6 本章小结34-35
• 3 Halbach结构圆筒型永磁直线发电机的设计35-53
• 3.1 圆筒型直线发电机的基本机构与工作原理35-39
• 3.1.1 基本结构35-37
• 3.1.2 工作原理37
• 3.1.3 直线发电机的数学模型37-38
• 3.1.4 永磁直线电机的特点38-39
• 3.2 Halbach充磁结构的基本原理39-40
• 3.3 圆筒型永磁直线发电机样机设计40-52
• 3.3.1 磁性材料及特性40-42
• 3.3.2 样机结构设计42-44
• 3.3.3 磁路设计44-47
• 3.3.4 电路设计47-52
• 3.4 样机虚拟装配52
• 3.5 本章小结52-53
• 4 电机电磁场有限元分析53-70
• 4.1 电机电磁场理论基础53-55
• 4.2 Ansoft中二维求解模型55-57
• 4.3 电机结构的参数化分析57-61
• 4.4 Maxwell仿真结果分析61-66
• 4.4.1 样机模型的空载电磁参数特性61-64
• 4.4.2 样机模型的负载电磁参数特性64-66
• 4.5 电机热分析66-69
• 4.5.1 传热的基本方式66-67
• 4.5.2 电机温升计算方法67-68
• 4.5.3 电机热分析模型68-69
• 4.6 本章小结69-70
• 5 样机的实现与试验研究70-80
• 5.1 样机制作70-74
• 5.1.1 定子制作70-71
• 5.1.2 动子制作71-73
• 5.1.3 样机装配73-74
• 5.2 试验平台与测试结果74-78
• 5.2.1 样机空载试验74-76
• 5.2.2 样机纯电阻负载试验76-78
• 5.3 试验分析78-79
• 5.4 本章小结79-80
• 6 总结与展望80-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-87
• 附录87

【参考文献】

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本文编号：475988