小型立体车库设计【升降横移式双层六位五车立体停车库】【含CAD图纸、说明书、三维模型】
附录 :外文译文直线感应电机驱动立体车库的分析与测试秦奋璐,云月烨,简欣神浙江大学电 机工程学院浙大路 38, 310027 号,杭州,中国电 子 邮 件: LuqFiNeN-ZJU.E.U.CN(收到: 18.092015,修 订 :20.092015)摘要:汽车进入时间是一个关键参数,尤其是在立体车库中,应该尽量减少这一点。本文提出了一种新颖的立体车库。该系统采用直线感应电机(LIMS),结构简单,响应速度快。在立体车库中,在升降平台的横梁下方安装多个 LIMS,在移动框架的顶部固定若干个LIMS。在 LIMS 的操作过程中,移动框架向前和向后移动以到达所需的停车位置,而横梁水平移动以快速地获取或存储车辆。所有这些 LIMS 都是相同的,应该在低频率下设计。在有限元分析的基础上,研究了关键结构参数和动力性能的影响。通过原型验证了预测结果。最后,将所设计的 LIMS 成功地应用于两个 8 层立体车库。关键词:有限元、直线感应电机、低频立体车库1.简介立体车库在现代社会的城市中是非常重要的,因为有越来越多的汽车。汽车进入时间是一个关键参数,特别是在大型立体车库。然而,由于诸如链条和齿轮的中间转换装置1-2 ,在传统的立体车库中受到限制。为了尽可能缩短存取时间,强烈推荐使用直线电机(LMS)。他们可以直接驱动立体车库没有任何中间设备3。在LMS的不同结构中,直线感应电机(LIMS )由于其结构简单、成本较低,在交通、物流、工业等领域得到了广泛的应用。虽然LIMS具有不同的结构类型,如单面、双面、管状、圆盘等,但最受欢迎的是单侧化合物二级结构,它被应用在许多设备中。对于LIMs,采用解析电磁场解4-7研究恒定电压激励或恒电流激励下的推力和法向力。最大的缺点是计算精度受到许多复杂数学运算的简化的影响。为了提高计算精度和考虑横向边缘效应,通常采用有限元法。由于在该应用中所需的低操作速度,LIMS应设计为低额定频率 8-9。此外,电流应尽可能减小,以避免磁场饱和,并降低逆变器的容量。这些导致立体声车库的LIMS 不同于正常的 LIMS。然而,在这一研究领域的出版物并不多。本文主要介绍了LIMs 驱动的新型立体车库的结构和工作原理,获得了LIM的设计规范。基于有限元法,研究了结构参数和动力性能的影响。最后,通过原型测量验证了预测结果。2. 新型立体车库的结构图1(a)示出LIMS驱动的立体车库中的一个单元的图。图1B显示了它的垂直视图。单位数是一个整数,如1, 2, 3等。在一个单元里有几个LIMS。它们分别固定在立体车库的中间移动平台和升降框架上。在每一层中,停车位可以是2, 4, 6、8, 10等。如图所示,LIMS 安装在MOV框架的顶部,这是一个纵向移动机构。在两侧,在移动框架中固定四个平行的原基,并且在立体车库的支架中使用相同的长副。当LIMs被提供电源时,移动框架在龙迪努方向移动,以到达所需的停车空间。(a)立体车库单元图(b)立体车库的垂直视图图 1:LIMS 驱动立体车库图2显示了升降平台,包括四个相同的LIMs,移动横梁,载车板和两个电磁铁。所有LIMS 的可移动原基固定在移动横梁下方并并联连接,LIMS 的固定次级安装在升降平台上。气隙长度由两个直线轴承保持。在移动横梁上方,安装两个电磁铁,它们提供直流电流。相应的铁芯附在每一个载板的侧面。与传统立体车库相比,这种立体车库将所有的电气设备安装在升降平台上,所以所有停车位的结构非常简单,因为每个车厢只带载车板。在两个方向上,编码器被固定以获得运行速度,然后采用矢量控制方法。在存放或取车过程中,活动车架和升降平台可以共同工作,尽快找到停车位。然后,移动的横梁被驱动来搭车。图 2.升降平台图当汽车从立体车库取走时,LIMS与电源连接,然后与升降器一起驱动移动框架和移动横梁到相应的停车空间。当移动横梁靠近载车板时,电磁铁供给直流电流以吸引载车板。之后,移动横梁在LIMs的驱动下向相反方向行驶,从而将带轿厢的载车板从停车空间中取出到升降平台。最后,将轿厢与升降架和活动车架一起送出出口。存储汽车的过程正好相反。因此,根据LIMS的运动,汽车可以快速移动,以降低汽车进入时间。3. LIMS 的设计特点在本申请中的LIM中,主长度不能比运动横梁的宽度长。由于移动横梁的宽度应尽可能小,以用于提升平台的宽度和重量的转向,因此主长度也受到限制。在主长度有限的情况下,一次宽度与推力成正比。如果只采用一个LIM,它会变得太大。为了减小每个LIM的主宽度,采用均匀的LIMS数量,例如2, 4, 8、10等,对称地安装在移动横梁的下方。LIM的冲程几乎是汽车的宽度,所以由于行程有限和重量大,行驶速度不能很高。也就是说,LIM的额定速度是低的。在传统的交叠绕组的LIM极间距下,电源的频率也很低。因此,LIM应该以低频率设计。如果在移动横梁中采用四个LIMS,根据应用要求,每个设计的 LIM的额定速度、电压和起动推力分别为0.8 m/s、380 V和超过666 N。由于运动横梁的宽度是给定的,主长度是固定的,然后也得到极点间距和极点数。应该注意的是,横向效应不被考虑,因为二次宽度可以足够宽。在纵向移动机构中也应用相同的LIMS,以便于应用。在每一方面,也有四个LIMS采用。根据所需的速度0.8 m/s,电源的合适频率是11.5赫兹。在该频率下,电压为380 V的全值。可以基于等效电路设计 LIM,它可以很好地考虑静态纵向效应、动态纵向效应和次级铁损7。4. 参数分析与动态特征这种LIM的FEM如图3所示。在这个模型中,初级的速度为零,并且相位绕组被提供满电压380 V,F 11.5 赫兹。此外,端阻抗由有效阻抗考虑,这是在前等效电路法中计算的。图 3.设计中的有限元法对不同齿宽的推力进行了分析,如图4所示。显然,当齿宽等于3 mm时,LIM的性能变差,因为推力迅速减小,电流也增加。这是由磁场饱和引起的。当齿宽大于5 mm时,推力和电流几乎保持不变。此外,与4 mm和5 mm的齿宽相比,前者的推力稍高,电流也较小。当然,由于较小的缝隙面积,电流密度也略有提高。应该注意的是,由于低频电源,齿宽应该大于正常的LIM。其原因是由于全电压和低频率CY引起的大磁通密度,当然,电流密度也受齿宽的影响。a) 推力图b) 电流图图 4.不同齿宽的直线电机锁止推力由于叠片是由螺栓组装而成的,所以轭铁的高度要高得多。如果可以通过焊接方法进行组装,则可以大大降低轭的高度。根据设计分析,一次高度可降低到60 毫米。推力和三相电流几乎保持不变。因此,磁轭的磁场小于饱和值。如果初级的速度设置为零,则可以获得锁定的推力和相电流。三相电流是不对称的,也有大量的谐波分量。由于小的互感,A相和B相的电流较大。对于相位C ,基本分量为13.15 A,这也比等效电路法大。图 5示出推力。如图所示,平均推力为700 N。图 5.全电压锁定推力图图6显示了LIM在加载300 N时的动态速度。静态速度为0.7 米/ 秒,因此滑移为0.4 。在起动过程中,电流不会像正常LIM那样迅速减小,只有轻微的变化。a)速度曲线图 b)电流曲线图图 6.LIM 在负载 300 N 时的动态速度和电流5. 应用与测量原型制作并安装在两个8层立体车库中。一个有一个单位,另一个有三个单位。图6A )和图6B)显示FOMER LIM主提升平台。这 8层立体车库有两个停车位在同一层,所以它是与运动框架,如图6C所示。它显示出良好的性能,并且已经运行了两年,直到现在。在测试平台上,锁定LIM并提供380 V、11.5 Hz三相电压,然后可以测量锁定推力。表1列出了六个LIMS的测量值。如图所示,电流的平均值为12.2 A,平均推力为702 N。显然,测得的电流和推力与设计值接近。小的误差可能是由于安装加工精度造成的。在立体车库,在给定的最大价值,速度,加速和减速器是0.8米/秒,0.4 m/s2和 0.8米 / s2的,分别。这是说,整个时间是5 小时。最高大的两起汽车平台冰只有10 秒,这是比小银行。的小时。因此,在车的只读存取时间主要取决于在升降机。在8层帧没有运动的立体车库,它是只读的30多页,这是比传统的下一步。图 6.胶原型的立体车库表 1.实测推力当移动横梁在没有轿厢的情况下携带或存放车载板时,最大速度、电压、频率和电流分别为317 V、11.6 Hz和9 A。当车辆应被保存时,必须先携带汽车载板。因此,横梁首先向载板的车辆移动,然后将轿厢载板带到轿厢平台上,在图7 中示出了所有四个LIMS的相应的速度响应曲线和电流。a)速度响应图b)所有四个 LIMS 的电流图 7.汽车载重板 LIMS 的速度响应和电流显然,移动横梁的速度在无负载时达到0.8米/ 秒,只有横梁移动。然而,当移动横梁与载车板一起移动时,其减小了一点。当然,如果携带或存放汽车,推力仍需提高到0.8米/秒。当移动横梁承受汽车承载板时,电流只变化一点点。所以车载板不重。a)速度响应图b)电流曲线图 8.乘汽车时的速度和电流图8a)显示当一辆小汽车的速度响应曲线,其重量为1.4 T。因为可以看出,汽车的存取时间仍然是5秒。图8B显示了所有四个 LIMS的电流。显然,当LIMS加速时,四个LIMS 的总和为 30 A,高于图7B 的总和。如果立体车库需要一辆重型车,电流会进一步提高。6. 结论LIMs是大型、快速、智能立体车库最合适的候选者。本文设计了一种新颖的LIMS驱动的立体车库,它设计在较低的频率范围内。LIMS 不仅驱动移动横梁,而且驱动纵向移动框架。已经开发了两个具有这些LIMS的8层立体车库,其中一个单元只有一个单元,也没有移动框架,另一个具有三个单元和三个移动框架。前者已经表现出良好的经营业绩两年。根据电气等效电路法设计了直线电机。基于有限元法,研究了关键结构参数对动力性能的影响。对于这种LIM,齿宽明显地影响由于与正常LIM相比相对较大的磁通密度的推力。因此,齿宽不能小于正常LIM的齿宽。通过样机的实测结果验证了预测结果的正确性。致谢这项工作是由中国国家自然科学基金资助项目(批准号 51277158, 51477150)。参考文献1 Zhang Z.R., Mao Z., Wan H.L., The 6 Layers Stereo Garage Design based on Omron PLC. 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