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旋转电磁式馈能减振器非线性机电耦合机制研究
| 论文题名： | 旋转电磁式馈能减振器非线性机电耦合机制研究 |
| 关键词： | 馈能减振器;旋转电磁;机电耦合;能量回收;结合分离 |
| 摘要： | 车辆是我国重要的工业支柱产业，推动着科技与经济的发展。汽车的智能化网联化趋势不断向前，促使车辆所使用的电子设备不断增加，导致车辆对电能需求显著增长。馈能减振器是实现车辆振动能量回收的一种装置，其可以将车辆在行驶中受到的路面激励转化为电能，从而增加车辆电能的供给。基于此出发点，本文在馈能减振器结构设计与动力学理论、机电耦合特性、台架实验方面开展了相关研究。 在结构设计与动力学理论方面，设计制作了两款馈能减振器:往复式馈能减振器与单向式馈能减振器。揭示了两者的工作原理，并明晰了单向式馈能减振器传动时结合分离行为产生的原因。建立了两者动力学模型，动力学模型包括:阻尼力模型、结合分离转速模型以及能量流模型。通过模型剖析了各自的阻尼力组成及其工作特性，使用向后欧拉数值计算法与物理建模法对模型进行搭建，所搭建的模型可以求解正弦激励、随机激励等输入。 在机电耦合特性方面，针对单向式馈能减振器的结合分离特性开展研究。剖析结合分离对阻尼力组成以及发电造成的影响，并通过时间结合比与面积结合比对该影响进行定量讨论。对阻尼力的组成进行拆解，分析了惯性力、电磁阻尼力以及机械阻尼损耗受传动特性的影响。从外界激励的角度，在不同激励频率、激励幅值、负载电阻下对阻尼力、电机转速以及阻尼力耗散能量进行分析，定量揭示了输入激励的变化对结合分离阈值在时间上的影响，并划分出不同激励下的结合区域、分离区域以及可控区域。通过能量流模型揭示了正弦激励下最优阻尼力以及最优发电性能下所匹配的负载电阻,为优化工作提供设计准则与帮助。 在台架实验研究方面，通过台架实验对动力学模型进行了验证。根据阻尼力与发电电压的波动揭示了单向式馈能减振器的力电波动耦合特性。该特性具体表现为结合状态下馈能减振器的力电波动线性相关，而分离状态下力电波动线性无关。该特性可用于馈能减振器运动状态的判断。本文所构建的馈能减振器动力学模型及其相关研究为馈能减振器的设计与实际推广应用奠定了基础。 |
| 作者： | 王佩犇 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李竞;王永 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 扬州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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