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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105947139A(43)申请公布日2016.09.21(21)申请号201610466044.2(22)申请日2016.06.23(71)申请人北京动力京工科技有限公司地址100083北京市丰台区丰桥路7号院9号楼4-203申请人冬雷(72)发明人冬雷(51)Int.Cl.B63B39/04(2006.01)H02K29/06(2006.01)H02K7/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一体化飞轮减摇器及实现方法(57)摘要本发明设计了一种船用一体化飞轮减摇器,采用了飞轮加减速力矩进行减摇,其工作点转速为零,不需要抽真空,机械应力较低,控制简单。飞轮的飞轮盘与驱动电机的转子合二为一,极大地简化了飞轮的机械结构,并且增加了飞轮减摇力矩的输出;减摇力矩作用时间可以持续控制,减摇周期可以任意调节;不需要起动时间,可以瞬时起动进行减摇控制;由于飞轮的工作转速较低,因此对船舶的行驶、转向影响非常轻微;加减速时间控制灵活,可以适应较长周期的横摇;响应速度非常快,减摇效果较好;减摇过程中,能量在飞轮和超级电容之间流动,并相互转换,所需外部能量极低;轴承仅需要承受飞轮盘的重量,不需要承受径向减摇恢复力矩,因此轴承载荷极小。CN105947139ACN105947139A权利要求书1/1页1.一体化飞轮减摇器,其特征在于,包括船体(1)、飞轮(2)、姿态传感器(3)、安装支架(4)、控制器(7)、超级电容(8)、整流器(9)、交流电源(10);所述控制器(7)连接转飞轮(2)和姿态传感器(6),并与超级电容(8)所在的直流母线相连接,交流电源(10)经过整流器(9)连接到超级电容(8)所在的直流母线;所述姿态传感器(3)安装于船体(1)上,飞轮(2)轴与船体(1)轴线平行并穿过船体(1)的重心,系统其它部分安装于船体(1)的舱内。2.如权利要求1所述的一体化飞轮减摇器,其特征在于,所述飞轮(2)采用一体化的开关磁阻电机,包括安装盘(201)、定子(202)、定子绕组(203)、转子(204)、转子轴(205)、外壳(206)、轴承(207)、端盖(208)、转子位置传感器(209);所述定子(202)的齿上仅有集中式绕组,转子(204)仅有凸极结构,定子齿数与转子齿数均为偶数,且相差2N,N为正整数,飞轮(2)中的飞轮盘与转子(204)合为一体。3.如权利要求1所述的一体化飞轮减摇器,其特征在于,所述控制器(7)包括功率开关(701)、续流二极管(702)、控制板(703)、电流传感器(704)、电压传感器(705);所述功率开关(701)与续流二极管(702)组成三相不对称半桥向飞轮(2)供电,飞轮(2)的定子绕组(203)串联在三相不对称半桥之中,三相不对称半桥的直流侧与超级电容(8)连接,电压传感器(705)检测直流侧电压,电流传感器(704)检测飞轮侧电流,所检测到的电压和电流信号传递给控制板(703),控制板(703)输出PWM控制信号分别给功率开关(701),同时控制板(703)与姿态传感器(3)相连接,实时监测船体(1)的姿态,并通过飞轮(2)进行减摇控制。4.一体化飞轮减摇器的实现方法,其特征在于,根据工况不同,一体化飞轮减摇器工作过程具体包括4个模态,实现步骤如下:步骤A:飞轮(2)逆时针加速,控制器(7)从超级电容(8)吸收电能控制飞轮(2)逆时针加速,同时产生顺时针减摇恢复力矩,此为模态1;步骤B:飞轮(2)逆时针减速,控制器(7)控制飞轮(2)进入发电状态,并将电能存入超级电容(8),这时飞轮(2)逆时针减速,同时产生逆时针减摇恢复力矩,此为模态2;步骤C:飞轮(2)顺时针加速,控制器(7)从超级电容(8)吸收电能控制飞轮(2)顺时针加速,同时产生逆时针减摇恢复力矩,此为模态3;步骤D:飞轮(2)顺时针减速,控制器(7)控制飞轮(2)进入发电状态,并将电能存入超级电容(8),这时飞轮(2)顺时针减速,同时飞轮(2)产生顺时针减摇恢复力矩,此为模态4;步骤E:控制板(703)检测转子位置传感器(209)计算出转子(204)的转速和转向,再通过姿态传感器(3)检测出船体(1)的横摇状态,根据控制策略重复以上4个控制模态。2CN105947139A说明书1/4页一体化飞轮减摇器及实现方法技术领域[0001]本发明涉及一体化飞轮减摇器,属于船舶控制技术领域。背景技术[0002]船舶的摇荡对船舶的舒适性、安全性以及航线的经济性都有较大的影响。通常船舶最容易发生的是横摇,而且横摇的摇摆幅度最大,对船上人员的影响也最为严重,目前陀螺进动减摇装置广泛应用在小型船舶系统当中。[0003]陀螺减摇器工作时,首先要通过驱动电