小型立體車庫設計【升降橫移式雙層六位五車立體停車庫】【含CAD圖紙、說明書、CATIA三維模型】

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附錄Ⅰ ：外文譯文 直線感應電機驅動立體車庫的分析與測試 秦奮璐，云月燁，簡欣神 浙江大學 電機工程學院 浙大路38, 310027號，杭州，中國 電子郵件：LuqFiNeN-ZJU.E.U.CN （收到：18.092015，修訂：20.092015） 摘要：汽車進入時間是一個關鍵參數(shù)，尤其是在立體車庫中，應該盡量減少這一點。本文提出了一種新穎的立體車庫。該系統(tǒng)采用直線感應電機（LIMS），結構簡單，響應速度快。在立體車庫中，在升降平臺的橫梁下方安裝多個LIMS，在移動框架的頂部固定若干個LIMS。在LIMS的操作過程中，移動框架向前和向后移動以到達所需的停車位置，而橫梁水平移動以快速地獲取或存儲車輛。所有這些LIMS都是相同的，應該在低頻率下設計。在有限元分析的基礎上，研究了關鍵結構參數(shù)和動力性能的影響。通過原型驗證了預測結果。最后，將所設計的LIMS成功地應用于兩個8層立體車庫。 關鍵詞：有限元、直線感應電機、低頻立體車庫 1.簡介 立體車庫在現(xiàn)代社會的城市中是非常重要的，因為有越來越多的汽車。汽車進入時間是一個關鍵參數(shù)，特別是在大型立體車庫。然而，由于諸如鏈條和齒輪的中間轉換裝置[1-2]，在傳統(tǒng)的立體車庫中受到限制。為了盡可能縮短存取時間，強烈推薦使用直線電機（LMS）。他們可以直接驅動立體車庫沒有任何中間設備[3]。 在LMS的不同結構中，直線感應電機（LIMS）由于其結構簡單、成本較低，在交通、物流、工業(yè)等領域得到了廣泛的應用。雖然LIMS具有不同的結構類型，如單面、雙面、管狀、圓盤等，但最受歡迎的是單側化合物二級結構，它被應用在許多設備中。 對于LIMs，采用解析電磁場解[4]-[7]研究恒定電壓激勵或恒電流激勵下的推力和法向力。最大的缺點是計算精度受到許多復雜數(shù)學運算的簡化的影響。為了提高計算精度和考慮橫向邊緣效應，通常采用有限元法。 由于在該應用中所需的低操作速度，LIMS應設計為低額定頻率[8]-[9]。此外，電流應盡可能減小，以避免磁場飽和，并降低逆變器的容量。這些導致 立體聲車庫的LIMS不同于正常的LIMS。然而，在這一研究領域的出版物并不多。 本文主要介紹了LIMs驅動的新型立體車庫的結構和工作原理，獲得了LIM的設計規(guī)范。基于有限元法，研究了結構參數(shù)和動力性能的影響。最后，通過原型測量驗證了預測結果。  2. 新型立體車庫的結構 圖1（a）示出LIMS驅動的立體車庫中的一個單元的圖。圖1B顯示了它的垂直視圖。單位數(shù)是一個整數(shù)，如1, 2, 3等。 在一個單元里有幾個LIMS。它們分別固定在立體車庫的中間移動平臺和升降框架上。在每一層中，停車位可以是2, 4, 6、8, 10等。如圖所示，LIMS安裝在MOV框架的頂部，這是一個縱向移動機構。在兩側，在移動框架中固定四個平行的原基，并且在立體車庫的支架中使用相同的長副。當LIMs被提供電源時，移動框架在龍迪努方向移動，以到達所需的停車空間。 （a）立體車庫單元圖 （b）立體車庫的垂直視圖 圖1：LIMS驅動立體車庫 圖2顯示了升降平臺，包括四個相同的LIMs，移動橫梁，載車板和兩個電磁鐵。所有LIMS的可移動原基固定在移動橫梁下方并并聯(lián)連接，LIMS的固定次級安裝在升降平臺上。氣隙長度由兩個直線軸承保持。在移動橫梁上方，安裝兩個電磁鐵，它們提供直流電流。相應的鐵芯附在每一個載板的側面。與傳統(tǒng)立體車庫相比，這種立體車庫將所有的電氣設備安裝在升降平臺上，所以所有停車位的結構非常簡單，因為每個車廂只帶載車板。在兩個方向上，編碼器被固定以獲得運行速度，然后采用矢量控制方法。 在存放或取車過程中，活動車架和升降平臺可以共同工作，盡快找到停車位。然后，移動的橫梁被驅動來搭車。 圖2.升降平臺圖 當汽車從立體車庫取走時，LIMS與電源連接，然后與升降器一起驅動移動框架和移動橫梁到相應的停車空間。當移動橫梁靠近載車板時，電磁鐵供給直流電流以吸引載車板。之后，移動橫梁在LIMs的驅動下向相反方向行駛，從而將帶轎廂的載車板從停車空間中取出到升降平臺。最后，將轎廂與升降架和活動車架一起送出出口。存儲汽車的過程正好相反。因此，根據(jù)LIMS的運動，汽車可以快速移動，以降低汽車進入時間。 3. LIMS的設計特點 在本申請中的LIM中，主長度不能比運動橫梁的寬度長。由于移動橫梁的寬度應盡可能小，以用于提升平臺的寬度和重量的轉向，因此主長度也受到限制。在主長度有限的情況下，一次寬度與推力成正比。如果只采用一個LIM，它會變得太大。為了減小每個LIM的主寬度，采用均勻的LIMS數(shù)量，例如2, 4, 8、10等，對稱地安裝在移動橫梁的下方。 LIM的沖程幾乎是汽車的寬度，所以由于行程有限和重量大，行駛速度不能很高。也就是說，LIM的額定速度是低的。在傳統(tǒng)的交疊繞組的LIM極間距下，電源的頻率也很低。因此，LIM應該以低頻率設計。 如果在移動橫梁中采用四個LIMS，根據(jù)應用要求，每個設計的LIM的額定速度、電壓和起動推力分別為0.8 m/s、380 V和超過666 N。由于運動橫梁的寬度是給定的，主長度是固定的，然后也得到極點間距和極點數(shù)。應該注意的是，橫向效應不被考慮，因為二次寬度可以足夠寬。 在縱向移動機構中也應用相同的LIMS，以便于應用。在每一方面，也有四個LIMS采用。根據(jù)所需的速度0.8 m/s，電源的合適頻率是11.5赫茲。在該頻率下，電壓為380 V的全值?？梢曰诘刃щ娐吩O計LIM，它可以很好地考慮靜態(tài)縱向效應、動態(tài)縱向效應和次級鐵損[7]。 4. 參數(shù)分析與動態(tài)特征 這種LIM的FEM如圖3所示。在這個模型中，初級的速度為零，并且相位繞組被提供滿電壓380 V，F(xiàn)＝11.5赫茲。此外，端阻抗由有效阻抗考慮，這是在前等效電路法中計算的。 圖3.設計中的有限元法 對不同齒寬的推力進行了分析，如圖4所示。顯然，當齒寬等于3 mm時，LIM的性能變差，因為推力迅速減小，電流也增加。這是由磁場飽和引起的。當齒寬大于5 mm時，推力和電流幾乎保持不變。 此外，與4 mm和5 mm的齒寬相比，前者的推力稍高，電流也較小。當然，由于較小的縫隙面積，電流密度也略有提高。 應該注意的是，由于低頻電源，齒寬應該大于正常的LIM。其原因是由于全電壓和低頻率CY引起的大磁通密度，當然，電流密度也受齒寬的影響。 a) 推力圖 b) 電流圖 圖4.不同齒寬的直線電機鎖止推力 由于疊片是由螺栓組裝而成的，所以軛鐵的高度要高得多。如果可以通過焊接方法進行組裝，則可以大大降低軛的高度。根據(jù)設計分析，一次高度可降低到60毫米。推力和三相電流幾乎保持不變。因此，磁軛的磁場小于飽和值。 如果初級的速度設置為零，則可以獲得鎖定的推力和相電流。三相電流是不對稱的，也有大量的諧波分量。由于小的互感，A相和B相的電流較大。對于相位C，基本分量為13.15 A，這也比等效電路法大。圖5示出推力。如圖所示，平均推力為700 N。 圖5.全電壓鎖定推力圖 圖6顯示了LIM在加載300 N時的動態(tài)速度。靜態(tài)速度為0.7米/秒，因此滑移為0.4。在起動過程中，電流不會像正常LIM那樣迅速減小，只有輕微的變化。 a） 速度曲線圖 b）電流曲線圖 圖6.LIM在負載300 N時的動態(tài)速度和電流 5. 應用與測量 原型制作并安裝在兩個8層立體車庫中。一個有一個單位，另一個有三個單位。圖6A）和圖6B）顯示FOMER LIM主提升平臺。這8層立體車庫有兩個停車位在同一層，所以它是與運動框架，如圖6C所示。它顯示出良好的性能，并且已經運行了兩年，直到現(xiàn)在。 在測試平臺上，鎖定LIM并提供380 V、11.5 Hz三相電壓，然后可以測量鎖定推力。表1列出了六個LIMS的測量值。如圖所示，電流的平均值為12.2 A，平均推力為702 N。顯然，測得的電流和推力與設計值接近。小的誤差可能是由于安裝加工精度造成的。 在立體車庫，在給定的最大價值，速度，加速和減速器是0.8米/秒，0.4 m/s2和0.8米/ s2的，分別。這是說，整個時間是5小時。最高大的兩起汽車平臺冰只有10秒，這是比小銀行?！兜男r。因此，在車的只讀存取時間主要取決于在升降機。在8層幀沒有運動的立體車庫，它是只讀的30多頁，這是比傳統(tǒng)的下一步。 圖6.膠原型的立體車庫 表1.實測推力 當移動橫梁在沒有轎廂的情況下攜帶或存放車載板時，最大速度、電壓、頻率和電流分別為317 V、11.6 Hz和9 A。當車輛應被保存時，必須先攜帶汽車載板。因此，橫梁首先向載板的車輛移動，然后將轎廂載板帶到轎廂平臺上，在圖7中示出了所有四個LIMS的相應的速度響應曲線和電流。 a） 速度響應圖 b）所有四個LIMS的電流 圖7.汽車載重板LIMS的速度響應和電流 顯然，移動橫梁的速度在無負載時達到0.8米/秒，只有橫梁移動。然而，當移動橫梁與載車板一起移動時，其減小了一點。當然，如果攜帶或存放汽車，推力仍需提高到0.8米/秒。當移動橫梁承受汽車承載板時，電流只變化一點點。所以車載板不重。 a） 速度響應圖 b）電流曲線 圖8.乘汽車時的速度和電流 圖8a）顯示當一輛小汽車的速度響應曲線，其重量為1.4 T。因為可以看出，汽車的存取時間仍然是5秒。圖8B顯示了所有四個LIMS的電流。顯然，當LIMS加速時，四個LIMS的總和為30 A，高于圖7B的總和。如果立體車庫需要一輛重型車，電流會進一步提高。 6. 結論 LIMs是大型、快速、智能立體車庫最合適的候選者。本文設計了一種新穎的LIMS驅動的立體車庫，它設計在較低的頻率范圍內。LIMS不僅驅動移動橫梁，而且驅動縱向移動框架。已經開發(fā)了兩個具有這些LIMS的8層立體車庫，其中一個單元只有一個單元，也沒有移動框架，另一個具有三個單元和三個移動框架。前者已經表現(xiàn)出良好的經營業(yè)績兩年。 根據(jù)電氣等效電路法設計了直線電機?；谟邢拊?，研究了關鍵結構參數(shù)對動力性能的影響。對于這種LIM，齒寬明顯地影響由于與正常LIM相比相對較大的磁通密度的推力。因此，齒寬不能小于正常LIM的齒寬。通過樣機的實測結果驗證了預測結果的正確性。 致謝 這項工作是由中國國家自然科學基金資助項目（批準號51277158, 51477150）。  參考文獻 [1] Zhang Z.R., Mao Z., Wan H.L., The 6 Layers Stereo Garage Design based on Omron PLC. 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