小型立體車庫設(shè)計【升降橫移式雙層六位五車立體停車庫含9張CAD圖】
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附錄Ⅰ ：外文譯文直線感應(yīng)電機驅(qū)動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 機工程學(xué)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(guān)鍵參數(shù)，尤其是在立體車庫中，應(yīng)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(yīng)電機（LIMS），結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)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(yīng)該在低頻率下設(shè)計。在有限元分析的基礎(chǔ)上，研究了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)和動力性能的影響。通過原型驗證了預(yù)測結(jié)果。最后，將所設(shè)計的 LIMS 成功地應(yīng)用于兩個 8 層立體車庫。關(guān)鍵詞：有限元、直線感應(yīng)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(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間，強烈推薦使用直線電機（LMS）。他們可以直接驅(qū)動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（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)化合物二級結(jié)構(gòu)，它被應(yīng)用在許多設(shè)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(fù)雜數(shù)學(xué)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(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)計規(guī)范?；谟邢拊ǎ芯苛私Y(jié)構(gòu)參數(shù)和動力性能的影響。最后，通過原型測量驗證了預(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(gòu)。在兩側(cè)，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(dāng)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(qū)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(yīng)的鐵芯附在每一個載板的側(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)備安裝在升降平臺上，所以所有停車位的結(jié)構(gòu)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(qū)動來搭車。圖 2.升降平臺圖當(dāng)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(qū)動移動框架和移動橫梁到相應(yīng)的停車空間。當(dāng)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(qū)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(shè)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(yīng)盡可能小，以用于提升平臺的寬度和重量的轉(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(yīng)該以低頻率設(shè)計。如果在移動橫梁中采用四個LIMS，根據(jù)應(yīng)用要求，每個設(shè)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(yīng)該注意的是，橫向效應(yīng)不被考慮，因為二次寬度可以足夠?qū)?。在縱向移動機構(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。可以基于等效電路設(shè)計 LIM，它可以很好地考慮靜態(tài)縱向效應(yīng)、動態(tài)縱向效應(yīng)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(shè)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(dāng)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(dāng)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(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(shè)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(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(yīng)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(jīng)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(shè)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。《的小時。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(dāng)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(dāng)車輛應(yīng)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(yīng)的速度響應(yīng)曲線和電流。a）速度響應(yīng)圖b）所有四個 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(dāng)移動橫梁與載車板一起移動時，其減小了一點。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(yīng)圖b）電流曲線圖 8.乘汽車時的速度和電流圖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(dāng)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(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)計了一種新穎的LIMS驅(qū)動的立體車庫，它設(shè)計在較低的頻率范圍內(nèi)。LIMS 不僅驅(qū)動移動橫梁，而且驅(qū)動縱向移動框架。已經(jīng)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(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)計了直線電機?；谟邢拊?，研究了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)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(jié)果驗證了預(yù)測結(jié)果的正確性。致謝這項工作是由中國國家自然科學(xué)基金資助項目（批準(zhǔn)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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