附錄Ⅰ ：外文譯文直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)立體車庫的分析與測試秦奮璐，云月燁，簡欣神浙江大學(xué)電 機(jī)工程學(xué)院浙大路 38, 310027 號(hào)，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(jìn)入時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，尤其是在立體車庫中，應(yīng)該盡量減少這一點(diǎn)。本文提出了一種新穎的立體車庫。該系統(tǒng)采用直線感應(yīng)電機(jī)（LIMS），結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快。在立體車庫中，在升降平臺(tái)的橫梁下方安裝多個(gè) LIMS，在移動(dòng)框架的頂部固定若干個(gè)LIMS。在 LIMS 的操作過程中，移動(dòng)框架向前和向后移動(dòng)以到達(dá)所需的停車位置，而橫梁水平移動(dòng)以快速地獲取或存儲(chǔ)車輛。所有這些 LIMS 都是相同的，應(yīng)該在低頻率下設(shè)計(jì)。在有限元分析的基礎(chǔ)上，研究了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)和動(dòng)力性能的影響。通過原型驗(yàn)證了預(yù)測結(jié)果。最后，將所設(shè)計(jì)的 LIMS 成功地應(yīng)用于兩個(gè) 8 層立體車庫。關(guān)鍵詞：有限元、直線感應(yīng)電機(jī)、低頻立體車庫1.簡介立體車庫在現(xiàn)代社會(huì)的城市中是非常重要的，因?yàn)橛性絹碓蕉嗟钠?。汽車進(jìn)入時(shí)間是一個(gè)關(guān)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(zhuǎn)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(shí)間，強(qiáng)烈推薦使用直線電機(jī)（LMS）。他們可以直接驅(qū)動(dòng)立體車庫沒有任何中間設(shè)備[3]。在LMS的不同結(jié)構(gòu)中，直線感應(yīng)電機(jī)（LIMS ）由于其結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，在交通、物流、工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。雖然LIMS具有不同的結(jié)構(gòu)類型，如單面、雙面、管狀、圓盤等，但最受歡迎的是單側(cè)化合物二級(jí)結(jié)構(gòu)，它被應(yīng)用在許多設(shè)備中。對(duì)于LIMs，采用解析電磁場解[4]-[7]研究恒定電壓激勵(lì)或恒電流激勵(lì)下的推力和法向力。最大的缺點(diǎn)是計(jì)算精度受到許多復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算的簡化的影響。為了提高計(jì)算精度和考慮橫向邊緣效應(yīng)，通常采用有限元法。由于在該應(yīng)用中所需的低操作速度，LIMS應(yīng)設(shè)計(jì)為低額定頻率 [8]-[9]。此外，電流應(yīng)盡可能減小，以避免磁場飽和，并降低逆變器的容量。這些導(dǎo)致立體聲車庫的LIMS 不同于正常的 LIMS。然而，在這一研究領(lǐng)域的出版物并不多。本文主要介紹了LIMs 驅(qū)動(dòng)的新型立體車庫的結(jié)構(gòu)和工作原理，獲得了LIM的設(shè)計(jì)規(guī)范?；谟邢拊?，研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)和動(dòng)力性能的影響。最后，通過原型測量驗(yàn)證了預(yù)測結(jié)果。2. 新型立體車庫的結(jié)構(gòu)圖1（a）示出LIMS驅(qū)動(dòng)的立體車庫中的一個(gè)單元的圖。圖1B顯示了它的垂直視圖。單位數(shù)是一個(gè)整數(shù)，如1, 2, 3等。在一個(gè)單元里有幾個(gè)LIMS。它們分別固定在立體車庫的中間移動(dòng)平臺(tái)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(gè)縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)。在兩側(cè)，在移動(dòng)框架中固定四個(gè)平行的原基，并且在立體車庫的支架中使用相同的長副。當(dāng)LIMs被提供電源時(shí)，移動(dòng)框架在龍迪努方向移動(dòng)，以到達(dá)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(qū)動(dòng)立體車庫圖2顯示了升降平臺(tái)，包括四個(gè)相同的LIMs，移動(dòng)橫梁，載車板和兩個(gè)電磁鐵。所有LIMS 的可移動(dòng)原基固定在移動(dòng)橫梁下方并并聯(lián)連接，LIMS 的固定次級(jí)安裝在升降平臺(tái)上。氣隙長度由兩個(gè)直線軸承保持。在移動(dòng)橫梁上方，安裝兩個(gè)電磁鐵，它們提供直流電流。相應(yīng)的鐵芯附在每一個(gè)載板的側(cè)面。與傳統(tǒng)立體車庫相比，這種立體車庫將所有的電氣設(shè)備安裝在升降平臺(tái)上，所以所有停車位的結(jié)構(gòu)非常簡單，因?yàn)槊總€(gè)車廂只帶載車板。在兩個(gè)方向上，編碼器被固定以獲得運(yùn)行速度，然后采用矢量控制方法。在存放或取車過程中，活動(dòng)車架和升降平臺(tái)可以共同工作，盡快找到停車位。然后，移動(dòng)的橫梁被驅(qū)動(dòng)來搭車。圖 2.升降平臺(tái)圖當(dāng)汽車從立體車庫取走時(shí)，LIMS與電源連接，然后與升降器一起驅(qū)動(dòng)移動(dòng)框架和移動(dòng)橫梁到相應(yīng)的停車空間。當(dāng)移動(dòng)橫梁靠近載車板時(shí)，電磁鐵供給直流電流以吸引載車板。之后，移動(dòng)橫梁在LIMs的驅(qū)動(dòng)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(tái)。最后，將轎廂與升降架和活動(dòng)車架一起送出出口。存儲(chǔ)汽車的過程正好相反。因此，根據(jù)LIMS的運(yùn)動(dòng)，汽車可以快速移動(dòng)，以降低汽車進(jìn)入時(shí)間。3. LIMS 的設(shè)計(jì)特點(diǎn)在本申請(qǐng)中的LIM中，主長度不能比運(yùn)動(dòng)橫梁的寬度長。由于移動(dòng)橫梁的寬度應(yīng)盡可能小，以用于提升平臺(tái)的寬度和重量的轉(zhuǎn)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(gè)LIM，它會(huì)變得太大。為了減小每個(gè)LIM的主寬度，采用均勻的LIMS數(shù)量，例如2, 4, 8、10等，對(duì)稱地安裝在移動(dòng)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(yīng)該以低頻率設(shè)計(jì)。如果在移動(dòng)橫梁中采用四個(gè)LIMS，根據(jù)應(yīng)用要求，每個(gè)設(shè)計(jì)的 LIM的額定速度、電壓和起動(dòng)推力分別為0.8 m/s、380 V和超過666 N。由于運(yùn)動(dòng)橫梁的寬度是給定的，主長度是固定的，然后也得到極點(diǎn)間距和極點(diǎn)數(shù)。應(yīng)該注意的是，橫向效應(yīng)不被考慮，因?yàn)槎螌挾瓤梢宰銐驅(qū)?。在縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)中也應(yīng)用相同的LIMS，以便于應(yīng)用。在每一方面，也有四個(gè)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(shè)計(jì) LIM，它可以很好地考慮靜態(tài)縱向效應(yīng)、動(dòng)態(tài)縱向效應(yīng)和次級(jí)鐵損[7]。4. 參數(shù)分析與動(dòng)態(tài)特征這種LIM的FEM如圖3所示。在這個(gè)模型中，初級(jí)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(jì)算的。圖 3.設(shè)計(jì)中的有限元法對(duì)不同齒寬的推力進(jìn)行了分析，如圖4所示。顯然，當(dāng)齒寬等于3 mm時(shí)，LIM的性能變差，因?yàn)橥屏ρ杆贉p小，電流也增加。這是由磁場飽和引起的。當(dāng)齒寬大于5 mm時(shí)，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(dāng)然，由于較小的縫隙面積，電流密度也略有提高。應(yīng)該注意的是，由于低頻電源，齒寬應(yīng)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(dāng)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(jī)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(jìn)行組裝，則可以大大降低軛的高度。根據(jù)設(shè)計(jì)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(jí)的速度設(shè)置為零，則可以獲得鎖定的推力和相電流。三相電流是不對(duì)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(duì)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(shí)的動(dòng)態(tài)速度。靜態(tài)速度為0.7 米/ 秒，因此滑移為0.4 。在起動(dòng)過程中，電流不會(huì)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(fù)載 300 N 時(shí)的動(dòng)態(tài)速度和電流5. 應(yīng)用與測量原型制作并安裝在兩個(gè)8層立體車庫中。一個(gè)有一個(gè)單位，另一個(gè)有三個(gè)單位。圖6A ）和圖6B）顯示FOMER LIM主提升平臺(tái)。這 8層立體車庫有兩個(gè)停車位在同一層，所以它是與運(yùn)動(dòng)框架，如圖6C所示。它顯示出良好的性能，并且已經(jīng)運(yùn)行了兩年，直到現(xiàn)在。在測試平臺(tái)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(gè)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(shè)計(jì)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(jià)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(gè)時(shí)間是5 小時(shí)。最高大的兩起汽車平臺(tái)冰只有10 秒，這是比小銀行?！兜男r(shí)。因此，在車的只讀存取時(shí)間主要取決于在升降機(jī)。在8層幀沒有運(yùn)動(dòng)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(shí)測推力當(dāng)移動(dòng)橫梁在沒有轎廂的情況下攜帶或存放車載板時(shí)，最大速度、電壓、頻率和電流分別為317 V、11.6 Hz和9 A。當(dāng)車輛應(yīng)被保存時(shí)，必須先攜帶汽車載板。因此，橫梁首先向載板的車輛移動(dòng)，然后將轎廂載板帶到轎廂平臺(tái)上，在圖7 中示出了所有四個(gè)LIMS的相應(yīng)的速度響應(yīng)曲線和電流。a）速度響應(yīng)圖b）所有四個(gè) LIMS 的電流圖 7.汽車載重板 LIMS 的速度響應(yīng)和電流顯然，移動(dòng)橫梁的速度在無負(fù)載時(shí)達(dá)到0.8米/ 秒，只有橫梁移動(dòng)。然而，當(dāng)移動(dòng)橫梁與載車板一起移動(dòng)時(shí)，其減小了一點(diǎn)。當(dāng)然，如果攜帶或存放汽車，推力仍需提高到0.8米/秒。當(dāng)移動(dòng)橫梁承受汽車承載板時(shí)，電流只變化一點(diǎn)點(diǎn)。所以車載板不重。a）速度響應(yīng)圖b）電流曲線圖 8.乘汽車時(shí)的速度和電流圖8a）顯示當(dāng)一輛小汽車的速度響應(yīng)曲線，其重量為1.4 T。因?yàn)榭梢钥闯觯嚨拇嫒r(shí)間仍然是5秒。圖8B顯示了所有四個(gè) LIMS的電流。顯然，當(dāng)LIMS加速時(shí)，四個(gè)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(huì)進(jìn)一步提高。6. 結(jié)論LIMs是大型、快速、智能立體車庫最合適的候選者。本文設(shè)計(jì)了一種新穎的LIMS驅(qū)動(dòng)的立體車庫，它設(shè)計(jì)在較低的頻率范圍內(nèi)。LIMS 不僅驅(qū)動(dòng)移動(dòng)橫梁，而且驅(qū)動(dòng)縱向移動(dòng)框架。已經(jīng)開發(fā)了兩個(gè)具有這些LIMS的8層立體車庫，其中一個(gè)單元只有一個(gè)單元，也沒有移動(dòng)框架，另一個(gè)具有三個(gè)單元和三個(gè)移動(dòng)框架。前者已經(jīng)表現(xiàn)出良好的經(jīng)營業(yè)績兩年。根據(jù)電氣等效電路法設(shè)計(jì)了直線電機(jī)。基于有限元法，研究了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)動(dòng)力性能的影響。對(duì)于這種LIM，齒寬明顯地影響由于與正常LIM相比相對(duì)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(jī)的實(shí)測結(jié)果驗(yàn)證了預(yù)測結(jié)果的正確性。致謝這項(xiàng)工作是由中國國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào) 51277158, 51477150）。參考文獻(xiàn)[1] Zhang Z.R., Mao Z., Wan H.L., The 6 Layers Stereo Garage Design based on Omron PLC. Int. Conf. on Electronic and Mechanical Engineering and Information Technology (EMEIT) 7: 2682-2685 (2011).[2] Wang L.J., Xu J., Sun H.Y., Qu Y.P., Design and Analysis of Parking Guidance System for Under ground Intelligent Stereo Garage in Downtown Business District. Third Int. Conf. on Instrumentation, Measurement, Computer, Communication and Control (IMCCC), pp. 447-451 (2013).[3] Ye Y.Y., The Theory and Application of Linear Motor. Beijing, China: Mech. Ind. Press (2000).[4] Xu W., Zhu J.G., Zhang Y.C. et.al., An Improved Equivalent Circuit Model of a Single-sided Linear Induction Motor. IEEE Trans. Veh. Tec. 59(5): 2277-2289( 2010).[5] Im D.H., Park S.C., Im J.W., Design of single-sided linear induction motor using the finite element method and SUMT. IEEE Trans. Magn. 29(2): 1762-1766 (1993).[6] Gieras J.F., Dawson G.E., Eastham A.R., Performance Calculation for Single-sided Linear Induction Motors with a Double-layer Reaction Rail under Constant Current Excitation. IEEE Trans. Magn., M-22(1): 54-62(198601).[7] Shanghai University of Technology and Shanghai Motor Industry, Linear Asynchronous Motor, Bei jing: China, Mech. Ind. Press, Apr. (1979).[8] Lu Q.F., Ye, Y.Y., Shen J.X., Zhang J., Research on Stereo-garage Driven by Linear Induction Motor.The Tenth international symposium on linear drive and industry application (LDIA2015), (2015).[9] Lu, Q.F., Yao Y.H., Ye Y.Y., Jiang, Z.Q., Research on linear induction motor of stereo garage with low frequency. 17th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), pp. 2274-2278 (2014)附錄Ⅱ ：外文原文