稀土变磁通电机及其控制

陈柏强

北京理工大学/先进制造与自动化

为了克服直流电机及斩波控制系统效率低、体积与重量大、电机换向极需要频繁维护、难于有效实现电动车辆再生制动以及交流电机及控制器低速大转矩稳定特性较差以及一般永磁直流电机斩波控制系统不能满足电动车辆大扭矩需求的缺点，发明了一种全新的牵引电机自动控制模式，设计出稀土变磁通电机及驱动系统。将驱动电机的增磁绕组接到永磁电机的续流回路中，使得该电机及其控制器既有稀土永磁电机的高效和高功率密度的优点，又具备直流串激牵引电机低速大扭矩的特性，并具有比串激直流电机更优良的自动弱磁性能，符合电动车辆对动力需求的理想特性；电机电枢电感采用转子无槽结构，将电机电枢电感值减小到传统电机的 1/3～1/4 以内；去掉了驱动系统电机电枢回路的平波电抗器，使系统电枢回路的电感值进一步减小，使换向器火花减小 70％以上，电机电刷维护周期延长 5 倍以上；电机换向器的发热大幅减少，有利于提高电机的转速；电机的体积与重量减小30％；提高了电能转换效率；具有良好的电磁兼容性。

变脉冲快速充电器

陈柏强

北京理工大学/先进制造与自动化

电池组在采用连续电流充电过程中存在着极化现象，影响电池使用寿命和充电性能，在充电过程中采用脉冲电流充电并按一定规则间歇地放电能有效抑制电池极化。利用了变脉冲宽度充电并间歇地瞬间放电以及将电池在充电过程中的温度、电压、电流、动态内阻综合控制的智能快速充电器设计思想，制成了变脉冲快速电池充电器，实际应用表明使用该充电器提高了充电效率、缩短了充电时间、延长了电池的使用寿命。具有如下特点：采用变脉冲充电并按一定规则间歇地放电能够有效抑制电池的极化，保障电池的使用寿命；功率密度高达 800W/kg；大幅度提高充电效率、缩短充电时间；通过实时检测电池的温度、电压、电流、动态内阻，实现充电过程的动态控制，保障电池组的充电安全。

电动牵引车辆动力驱动技术

陈柏强

北京理工大学/先进制造与自动化

车站站台、机场用电动牵引车辆要求具有良好的机动性，结合实际使用要求开创性地设计了整体式动力驱动桥技术以及前桥独立悬挂和转向一体化技术，在站台电动牵引车以及机场电动牵引车上的实际应用表明该技术设计合理，满足了使用要求，具有车辆动力性好、转向半径小（<2.35m）、微动性好、故障率低、安全可靠等特点。

高效太阳能海水淡化系统

陈柏强

北京理工大学/先进制造与自动化

本装臵主要采用了激淋式横管降膜蒸发、多效闪蒸、多效回热、强化冷凝、强化对流等多项先进的强化传热传质措施，并有效地减少了装臵中海水的热容量，使装臵升温更迅速，运行五分钟即有淡水产出。装臵中海水的蒸发与蒸汽的冷凝潜热得到了多次重复利用，使系统产水率得到成倍的提高，是传统盘式太阳能蒸馏器产水率的五倍，平均每平方米太阳能集热器日产水量 12 公斤以上，达到国际先进水平。所生产的淡水水质完全达到国家饮用水标准（＜500ppm）。该装臵可以视用户情况专门设计，而且规模越效率越高。

充气式阻尼可调减振器

陈柏强

北京理工大学/先进制造与自动化

由于主动悬架的控制系统需要复杂的传感器和电子控制设备，执行机构不仅要选用高精度的液压伺服装臵，而且要较大的外部动力来驱动，导致成本高、结构复杂、可靠性低。因此，大部分车辆行驶系统目前仍然采用半主动悬架控制。为了减少执行机构所需的功率，半主动悬架研究主要集中在调节减振器的阻尼系数方面，阻尼可以根据需要进行调节的减振器也称为可调阻尼减振器或主动减振器。可调减振器的阻尼调节常采用以下两种方法：（1）节流孔径调节：通过步进电机驱动驱动减振器的阀杆连续调节减振器的通流面积，来改变阻尼节流阀或其它形式的驱动阀来实现。这类减振器的主要问题是节流阀结构复杂，制造成本高；（2）减振器液体粘度调节：使用粘性连续可控的新型功能材料电流变液实现阻尼无级变化，电流变液体在外加电场作用下，其流变学性能（如剪切强度，表观粘度等）会发生显著的变化，通过改变电场强度使电流变液体的粘度改变，从而改变减振器的阻尼力。应用在充气式减振器中，可明显降低电流变液在高剪切率下变稀的程度，使复原行程阶段的阻尼力得到明显提高，能有效克服减振器在工作过程中的空程现象。

印刷电路板孔径孔数检测机

陈柏强

北京理工大学/先进制造与自动化

本设备为一种实时在线印刷电路板孔径孔数检测机(简称: PCB检孔机)，用于印刷电路板的生产过程中，高密度小孔径印刷电路板孔径孔数的产品质量检测。通常这些高密度小孔径印刷电路板孔径孔数的检测人工已经无法胜任。

高速经编机导纱梳栉电子横移装置

陈柏强

北京理工大学/先进制造与自动化

经编机梳栉的移动，通常为花纹链条或花纹凸轮机构来完成，一种花形就要一种凸轮（或花纹链条），其缺点是凸轮（或花纹链条）加工成本高，花形变化品种有限且代价昂贵，柔性差，花纹链条或凸轮的寿命短，纺织速度受花纹链条或凸轮机构的限制。本项目采用计算机控制的执行机构取代现有的花纹链条或花纹凸轮机构，实现编织花形和梳栉横移的计算机控制。具有故障报警和安全保护功能，克服了花纹链条或凸轮的缺点。具有花形变化柔性好、可根据市场的需求随时调整编织花形、机构的寿命长等优点。

可视化交互装配工艺规划及信息管理系统

陈柏强

北京理工大学/电子信息

本项目通过建立一个基于虚拟现实技术的计算机装配工艺规划仿真分析环境，利用产品的 CAD 模型，在不制造实际模型的情况下，由装配工艺规划人员在计算机环境中对产品的装配工艺过程进行交互式的定义和分析，包括建立产品各组成零部件的装配顺序，空间装配路径，编制工艺文档，并分析装配过程中的装配精度和装配机构运动，从而大幅减少装配工艺规划周期和成本，同时，系统提供装配工艺过程动画录制功能，将规划好的装配工艺以三维动画形式纪录下来，并可以通过安装在装配现场的浏览终端，展示给装配人员，以 3 维工艺来指导 3 维装配，从而使装配人员能更加直观、准确、高效地完成装配工作，提高装配质量和效率，降低时间和成本。

电动汽车电子差速桥技术

陈柏强

北京理工大学/先进制造与自动化

电子差速桥技术是电动汽车所具有的一项关键技术。基于电动轮驱动技术的电动汽车由于采用多电机驱动策略，不仅传动系统简单、效率高，而且可以解决电动汽车对电动机功率要求高和功率器件性能难以满足要求的矛盾，是电动汽车发展的一个重要方向。结合电动游览车开发项目，设计了电子差速桥，电动轮采用直流串激电动机，电动机电枢采用并联结构，控制器采用了基于转向几何的独立转矩开环和闭环控制策略以及基于减小质心侧偏角的独立转矩控制策略，达到了不用测量方向盘转角即可由电动机自动实现速度与驱动力调节，满足车辆转向行驶要求。应用该技术的电动游览车已进行了试车试验，达到了预期的性能。