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直线感应电机车辆建模与动力学仿真

刘彬彬 曾京 罗仁 邬平波

刘彬彬, 曾京, 罗仁, 邬平波. 直线感应电机车辆建模与动力学仿真[J]. 交通运输工程学报, 2009, 9(5): 37-43. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.05.007
引用本文: 刘彬彬, 曾京, 罗仁, 邬平波. 直线感应电机车辆建模与动力学仿真[J]. 交通运输工程学报, 2009, 9(5): 37-43. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.05.007
LIU Bin-bin, CENG Jing, LUO Ren, WU Ping-bo. Modeling and dynamics simulation of vehicle with linear induction motor[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2009, 9(5): 37-43. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.05.007
Citation: LIU Bin-bin, CENG Jing, LUO Ren, WU Ping-bo. Modeling and dynamics simulation of vehicle with linear induction motor[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2009, 9(5): 37-43. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.05.007

直线感应电机车辆建模与动力学仿真

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.05.007
基金项目: 

国家自然科学基金项目 50675181

西南交通大学创新团队培育计划项目 2007IRT01

牵引动力国家重点实验室自由探索自主研究课题 2008TPL_T02

详细信息
    作者简介:

    刘彬彬(1984-), 男, 吉林长春人, 西南交通大学工学硕士研究生, 从事车辆系统动力学仿真与控制研究

    曾京(1963-), 男, 湖南涟源人, 西南交通大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U270.11

Modeling and dynamics simulation of vehicle with linear induction motor

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  • 摘要: 为了研究采用直线感应电机(LIM)驱动的地铁车辆的动力学性能和直线感应电机的悬挂特性, 建立了直线感应电机的经典电磁力学模型和有限元模型、地铁车辆系统多体动力学模型。在直线感应电机的经典电磁力学模型中, 考虑了纵向边端效应、横向边端效应和气隙等因素的影响。采用数值方法求解电机的牵引力、法向力和点头力矩, 对比了经典模型和有限元模型的计算结果。仿真结果表明: 直线感应电机力学模型能反映直线感应电机力学特性, 满足地铁车辆动力学仿真要求; 直线感应电机地铁车辆动力学特性与电机气隙变化规律和悬挂方式密切相关, 不同的电机悬挂方式各有利弊; 合适的电机悬挂方式和气隙控制策略能提高车辆运行稳定性, 降低轮轨磨耗和改善车辆曲线通过性能。

     

  • 图  1  等效电磁场迭代算法

    Figure  1.  Iterative algorithm of equivalent electromagnetic field

    图  2  考虑边端效应的等效电路

    Figure  2.  Equivalent circuit with end effect

    图  3  LIM有限元模型和磁力线分布

    Figure  3.  Finite element model of LIM and distribution of magnetic lines

    图  4  有限元法与电磁理论计算结果对比

    Figure  4.  Comparison of calculation results between finite element method and electromagnetic theory

    图  5  电磁力特性

    Figure  5.  Characteristics of electromagnetic forces

    图  6  电磁力与频率关系

    Figure  6.  Electromagnetic forces versus frequencies

    图  7  牵引力与气隙关系

    Figure  7.  Tractions versus air gaps

    图  8  车辆系统仿真模型

    Figure  8.  Simulation model of vehicle system

    图  9  刚度对气隙的影响

    Figure  9.  Influence of stiffness on air gap

    图  10  车体垂向加速度频谱

    Figure  10.  Vertical acceleration spectrums of car body

    图  11  LIM特性曲线

    Figure  11.  Characteristic curves of LIM

    图  12  车辆动力学特性

    Figure  12.  Dynamics characteristics of vehicle

    图  13  悬挂方式对车辆动力响应的影响

    Figure  13.  Influence of suspension modes on dynamic responses of vehicle

    表  1  LIM主要参数

    Table  1.   Primary parameters of LIM

    参数 数值 参数 数值
    初级电压/V 1 100 极距/mm 192
    频率/Hz 45 初级宽度/mm 250
    初级电流/A 300 每极每相槽数 2
    额定推力/kN 16 每相串联匝数 180
    同步速度/(m·s-1) 17 次级铝板厚度/mm 6
    相数 3 次级铁轭厚度/mm 28
    极数 6 额定气隙/mm 10
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    表  2  车辆主要参数

    Table  2.   Primary parameters of vehicle

    参数 数值
    车体质量/kg 30 000
    侧架质量(每边)/kg 400
    轮对质量(每个)/kg 1 100
    电机质量(每个)/kg 760
    电机垂向吊挂刚度/(MN·m-1) 30
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-07-15
  • 刊出日期:  2009-10-25

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