以某型轮式车辆为对象,为回收悬挂振动能量,设计了齿轮齿条式电磁作动器(Electric Actuator,EA),并建立相应的1/4车悬挂动力学模型。利用结构振动分析方法,推导了考虑惯性质量的悬挂性能指标传递特性计算公式。通过改变惯性质量大小,分析其对悬挂幅频特性的影响。基于三角冲击激励及随机激励,分析惯性力对悬挂振动特性的影响。结果表明惯性质量的引入会使车身及车轮共振点提前,两共振点以前频段内处于恶化状态,且在高频段恶化更明显,而在两共振点后的频段内对悬挂性能有一定改善作用;三角冲击及随机激励下,惯性质量会引起振动特性曲线的振荡,相位存在滞后,且随时间累加,恶化悬挂性能。

提出了一种基于麦克斯韦电磁力原理的新型高输出力矩密度振镜电动机磁路结构,对该型振镜电动机的工作原理进行了分析,建立了其输出力矩的理论模型,并进行了有限元仿真分析。仿真结果表明,与尺寸近似的传统的安培力原理振镜相比,文中提出的振镜电动机可以实现传统安培力原理振镜电动机7.9倍的输出力矩密度。通过对所设计的振镜电动机进行控制系统建模仿真,进一步分析出文中所设计的高输出力矩密度振镜电动机的电流环与位置环的闭环控制带宽,分别为10.50、1.16 kHz,与传统的振镜电动机相比,在参数上具有明显的优势。

对电磁作动器的动态特性及其对主动隔振系统振动传递率的影响进行了分析研究。振动传递率不仅受作动器动态特性的影响 ,而且还与反馈变量的选取有关 ,这对振动主动控制系统的反馈设计具有指导意义。

针对舰船机械设备存在的低频线谱振动,设计了一种电磁作动器与液压悬置结构有效并联的电磁液压主被动复合隔振器。该复合隔振器利用电磁作动器输出力抑制低频线谱振动,液压悬置结构隔离宽频振动且实现了对电磁力的有效放大,具有占用空间小、承载能力大、输出力大等优点。对主被动复合隔振器电磁和液压悬置部分进行了建模分析,提出了考虑通道耦合振动的分布式多通道修正解耦算法,保证了滤波器权系数正确收敛。开展了多线谱激励的多通道主被动隔振控制实验,结果表明该主被动复合隔振器对3根线谱取得平均35.12,39.51和38.35 dB的衰减,控制效果显著。

针对转子-轴承系统中的转子多频振动问题,以转子-轴承-电磁作动器系统为研究对象,建立装有电磁作动器的转子系统动力学模型,提出了一种基于电磁力参数快速寻优的转子系统多频振动主动抑制方法。采用变步长寻优策略,快速获取电磁作动器的电流最佳参数,通过向转子施加具有多个频率成分的旋转电磁力来抑制转子的多频振动。实验结果表明,快速寻优策略比整周寻优用时短,能够实现转子系统多个频率振动成分的主动抑制。

在主被动混合隔振技术中,电磁作动器的气隙高度决定系统磁阻并影响作动器输出力。目前电磁作动器与高度可控的气囊被动隔振器并联,集成有解决冲击摇摆防护问题的悬挂可脱开机构,构成了工程实用化的主被动隔振器,但使用更广的橡胶隔振器由于高度不可控、难以与电磁作动器有效集成。为了同时解决气隙控制和冲击防护两项问题,采用楔块与螺旋传动的组合来实现气隙调整、弹簧悬吊架机构来提供足够的冲击防护空间。设计兼顾了自锁与小型化的优点,达成了气隙控制与冲击摇摆防护同时实现的目标,静力学仿真与模态分析显示该机构刚度强度合理、各阶模态频率可避开工作频率范围、可有效传递作动器输出力。

针对轮边驱动电动汽车设计了一种直驱式的电磁悬架作动器。针对作动器存在的电磁力波动大的问题,提出了从空载定位力及负载波纹力两方面进行抑制的方法。建立作动器的磁场理论计算模型,通过对绕组磁链及感应电动势进行解析,验证了有限元模型的正确性。空载情况下基于有限元模型参数化分析了端部齿长度对定位力的影响,改进了定子长度。以感应电动势总谐波畸变率THD值作为评价指标,考虑了负载情况下的波纹力,通过改进槽口的宽度,以减小THD值及电磁力的波动。结果表明：当定子长度为182 mm时,定位力最小为24.0N,减小了75.6N;当槽口宽度为4.5 mm时,感应电动势THD值最小为4.5%,波纹力减小了3.2N。改进后作动器电磁力波动值仅为20.8N,降幅为80.1%,有效解决了波动力大的问题。

以某型轮式车辆为对象,为实现减振及馈能的双重目的,设计了齿轮齿条式电磁作动器(Electromagnetic actuator,EA),建立了相应的数学模型,并对其惯性力的影响及阻尼特性进行了分析。加工了原理样机,并对其机械摩擦特性、电磁阻尼特性、主动出力特性及反馈电压特性进行试验测试,验证EA是否满足设计要求。结果表明,最大机械摩擦力285 N,满足设计限制需求;额定电流约束下,最大电磁阻尼力约1 100 N,具备较好的阻尼调节能力;最大主动出力近1 000 N,略小于理论值;最大反馈电压近80 V,悬挂相对速度0.1~0.3 m/s,在最优馈能区间内,整车馈能功率近百瓦,具备良好的馈能能力。该EA满足设计需求,结构方案可行。

在原有液压悬置的基础上提出一种利用电磁作动器为主动控制元件的主动悬置研究了电磁作动器的频率特性并建立了该悬置系统的力学及数学模型.选择滤波后的x-LMS算法作为控制算法利用Matlab软件仿真分析了该悬置的隔振性能.结果表明：在不同转速下主动悬置系统都能使传递到车身的振动力大为减弱在2秒钟时间内就降到无主动控制时的10%以下说明采用主动控制后的悬置能有效隔离发动机的振动.