空芯大气隙高温超导直线电机电磁力实验研究

直线电机是一种无需中间传动装置而直接将电磁力转换为线性运动的特种电机,在交通运输领域具有广泛的应用前景.将高温超导技术与电机理论相结合,能够有效利用超导材料的强载流能力与高场特性提高直线电机的输出能力.本文提出了一种应用于超导磁悬浮列车牵引的空芯高温超导直线电机,首先建立空芯高温超导直线电机的二维有限元模型对电机结构参数进行初步探索,并完成了超导直线电机样机的设计与制作.通过搭建实验测试平台完成了空芯高温超导直线电机定子磁场和电磁力的实验测试.有限元计算结果与实验数据有较好的一致性,验证了模型的有效性,并利用该模型研究了定子电流,超导线圈电流以及电机气隙对电机推进力输出的影响.本文的相关成果将促进超高速磁浮交通领域关键驱动技术的研究与发展.     

高温超导感应电机分析与仿真

将一个320kW的普通鼠笼式感应电机进行改造,分别采用两种不同的高温超导材料Bi-2223/Ag和YBCO,替代原电机的导条和端环。采用等效电路的分析方法,并结合能在较宽的电场强度与电密范围内描述超导材料特性的Weibull函数,分析超导感应电机性能。分析表明,超导感应电机的启动转矩有明显提高,且稳定后可达到同步速,稳定运行效率提高。进一步对这两种不同材料对电机的影响进行分析,表明采用YBCO的电机性能更好。最后对电机的暂态过程进行仿真。     

基于ANSYS的高温超导直线感应电机仿真分析

随着直线感应电机在地铁等城市轨道交通中的不断应用和高温超导带材技术的不断完善,文中提出一种新型高温超导直线感应电动机的设计思路,依据直线感应电机电磁设计原理,对高温超导直线感应电机进行了研究和设计;利用大型有限元软件ANSYS对电机的电磁场、电磁力等进行仿真,给出仿真结果;并对仿真结果进行简要说明。最后通过对普通铜绕组直线感应电机和高温超导直线感应电机的理论和仿真分析对比,验证了高温超导直线感应电机将具有更大的优越性。     

带集磁器的吸引式电磁力小管件翻边方法

针对微小铝合金管件电磁翻边工艺,现有方法将驱动线圈置于管件端部外侧,利用双频电流法产生吸引式电磁力实现翻边。然而其翻边能力不强,基于此提出一种带集磁器的吸引式电磁力翻边方法。在现有方法基础上引入集磁器,利用其能够改变磁场位形的特点,优化电磁力分布并增大轴向电磁力,达到增强翻边效果的目的。为验证该方法的可行性,通过搭建管件翻边过程的电磁-结构全耦合有限元仿真模型,对比引入不同集磁器后的翻边效果,同时分析了不同工况对电磁力分布、电磁力密度以及磁场和涡流的影响。得出阶梯型集磁器效果最佳,结果表明,该方法下管件翻边角度从38°增大到90°。进一步分析表明,其磁通密度径向分量和涡流密度环向分量分别增大到164%和135%,作用在管件上的电磁力分布改变,峰值时刻轴向电磁力体密度明显加强,增大到211%。该方法进一步完善了对微小铝合金管件的电磁翻边成形,对拓展电磁成形技术在铝合金管件翻边上的应用具有一定意义。     

超声波电机驱动的精密位移机构

精密位移机构既是重要的运动执行元件，也是对工艺系统误差进行动态、静态补偿的元件。目前常见的精密位移机构一般利用弹性变形、机械传动、电磁力和压电陶瓷、电致伸缩和磁致伸缩等方式实现，这些方法都难以同时具有高频响、大行程、高精度的特点，有的还需中间的传动机构，结构复杂，精度难以提高，存在电磁干扰等问题。     

高温超导同步直线电机的数值仿真分析

利用Comsol Multiphysics多物理场耦合软件对单极高温超导直线电机进行有限元电磁仿真分析,首先详细介绍高温超导直线电机的二维仿真模型和计算流程,并通过计算结果和实验结果作对比的方法对该模型进行了有效性验证;利用仿真模型详细分析高温超导线圈几何参数对力学性能的影响:高温超导线圈匝数、高度对直线电机力学性能的影响;随着线圈匝数的增加,虽然最大推进力随匝数的增加而单调增加,但对应的作用力增量却随匝数的增加而逐渐减小.另外随着超导线圈高度的增加,当推进力达到一定饱和值后,继续增大线圈高度只能导致法向力的增大,却并不能带来推进力的进一步提高.最后重点讨论在高温超导带材线圈中引入铁磁材料后,铁芯和背部铁轭几何参数对直线电机作用力的影响.所得结论对高温超导直线电机的电磁结构设计具有指导意义.     

新型电机驱动充电一体化分析与研究

提出了一种基于AC-link的新型电机驱动充电一体化拓扑结构,可以满足电机驱动控制和充电两种工作模式。该拓扑正向工作时驱动电机为电机驱动控制状态、反向工作时给蓄电池充电为充电状态。首先对该新型拓扑结构两种工作模式的工作原理进行详细介绍,采用有效的控制策略并使用Simulink软件搭建仿真模型,对一体化拓扑结构和控制策略进行验证,仿真结果表明,该拓扑工作在充电模式时可以满足电池全部充电阶段的不同电压需求;工作于电机驱动模式,无论是加速过程还是正常工作过程,定子电流均呈现良好的三相正弦形态,并且转速可以达到给定值,从而证明了这种拓扑结构和控制策略的可行性。     

直线电机驱动回热器性能研究

本文提出并搭建了一种采用直线电机驱动的回热器热声转换实验台,通过调节负载阻抗改变回热器处声场条件,研究回热器在不同声场下热声转换特性。文中首先对实验系统进行了数值模拟,结果表明,回热器存在最优的工作声场,但由于有限水力半径因素,最优声场会偏离行波相位。计算中系统获得了最大1300 W净输出声功,热声效率达到35%。之后进行的实验实现了回热器处声场的调节,验证了回热器的声功放大作用,并获得了与数值计算相同的趋势。     

弱力和电磁力的统一(Ⅰ)

弱力,又称弱相互作用(简称弱作用),因其强度, 在微观世界起作用的三种基本相互作用中,比强相互作用和电磁相互作用都要弱,故而得名。     

同步磁阻电机自适应混沌同步控制仿真研究

针对同步磁阻电机中的混沌现象,将自适应控制与混沌同步结合,使驱动系统和响应系统快速达到渐进同步。首先,对同步磁阻电机驱动系统进行矢量控制,并建立该系统的混沌状态模型,在某类参数下,分析了系统的混沌态,并利用Lyapunov指数的谱线图得到系统出现混沌的条件;然后,运用状态反馈的方式进行控制,根据系统的混沌自适应方法设计出可行性误差系统,并且利用lyapunov函数稳定性定理,验证所设计的控制率和规则的可行性。最后,通过MATLAB对该控制方法进行仿真。仿真结果验证了理论分析的正确性,为同步磁阻电机的混沌研究提供了有价值参考。     

一种基于迈斯纳效应的超导电机的驱动力的计算

超导体的迈斯纳效应是超导体的特有的性质之一,超导驱动的电机正是利用超导体的这个性质而设计的一种新型电机,由于驱动原理与传统的电机有很大的不同,这种电机的驱动力的计算一直是这种超导电机设计中要解决的主要问题,针对一种结构的电机,利用理论分析和数值计算的方法计算了一种基于超导体迈斯纳效应的超导电机驱动力的大小,为这种电机的设计提供了主要依据。     

基于冲击力模型的分子马达动力学分析

从分子马达输运特点和实验现象出发,建立满足朗之万方程的冲击力模型,分析分子马达定向输运的动力学行为.研究发现:在合适的冲击力和噪声强度的共同作用下,分子马达可以稳定的梯跳跃迁运动和有效的输运;分子马达在轨运动的方向由冲击力的方向决定;另外,虽然在不同的噪声强度时平均速度都不为零,但是整个分子马达系综的高效输运对噪声强度有一定的选择性;系综的平均速度随着负载力的增大而减小,甚至会产生反方向的运动.     

空间插值在功率谱密度计算中的应用

 为了提高光学元件波前中频PSD计算的精度和有效频谱宽度,提出了填补波前无效数据的双线性插值法和抑制欠采样噪声的六采样点插值法。模拟计算和实验结果表明：双线性插值法有效地保证了填充数据与真实数据的一致性,抑制了零填充方法引入的虚假中高频信息,使得填补后的PSD与原始PSD较好地吻合;六采样点插值法有效地分离了信号和欠采样噪声,使得有效PSD频谱上限从1/2 Nyquist频率提高到Nyquist频率。     

Driving force of acoustic streaming caused by aperiodic sound beam in unbounded volumes

Instantaneous driving force of acoustic streaming in the thermoviscous medium is the subject of investigation. Dynamic equation of the Eulerian streaming velocity is a result of splitting the hydrodynamic equations into acoustic and non-acoustic parts. The acoustic force represents a sum of three parts, one is the classic one, which being averaged over the sound period coincides with the well-known expression. The second one is connected to the periodicity of the sound, it becomes exact zero after averaging for the strictly periodic sound but is not zero for other acoustic wave. The last term originates from the sound divergence. All terms are nonlinear and proportional to the overall attenuation. The consistent comparative analysis of both formula for quasi-periodic and modulated sound is proceeded.     

空间插值在功率谱密度计算中的应用

为了提高光学元件波前中频PSD计算的精度和有效频谱宽度,提出了填补波前无效数据的双线性插值法和抑制欠采样噪声的六采样点插值法。模拟计算和实验结果表明：双线性插值法有效地保证了填充数据与真实数据的一致性,抑制了零填充方法引入的虚假中高频信息,使得填补后的PSD与原始PSD较好地吻合;六采样点插值法有效地分离了信号和欠采样噪声,使得有效PSD频谱上限从1/2 Nyquist频率提高到Nyquist频率。     

楞次定律实验验证——磁炮

本给出了一种验证楞次定律实验现象的良好方法,可以明显观察到线圈中突然通以电流时产生的电磁冲击力。     

应用于高速轮轨交通的高温超导同步直线电机研究

为实现高速铁路列车突破600km/h的速度极限,本文提出了一种与现有轮轨交通兼容的高温超导同步直线电机方案,并通过有限元方法建立了高温超导同步直线电机的仿真模型.设计并制作了小型实验样机,其定子由三相铜绕组与硅钢材质的铁轭构成,使用二代高温超导材料YBCO带材绕制车载磁体.通过实验方法验证了模型的有效性,并用该模型研究了高温超导线圈回路电流、线圈匝数和气隙对电机推进力和法向力等电磁力特性的影响规律.本文的研究结果为高温超导同步直线电机在轮轨交通领域中的应用提供了可行性依据.     

基于反串接线圈的金属熔球磁悬浮感应加热数值分析

对金属熔球在反串接线圈中电磁感应加热的电磁场和温度场进行建模.分析安培力在金属熔球上的分布;分析反串接线圈的几何尺寸、电源参数、熔球位置等对金属熔球所受电磁力和所产生焦耳热的影响;给出金属材料的物性参数对金属熔球所受电磁力、产生的焦耳热和金属熔球内部温度场分布的影响.模拟结果与实验观察相吻合.     

国家同步辐射实验室速调管走廊泄漏电磁场的计算

国家同步辐射实验室速调管走廊内的高频微波泄漏,严重影响着速调管走廊内的微波通讯.为了降低速调管走廊的电磁辐射场,抑制走廊的电磁噪声,必须要确定噪声源的位置,而对于空间复杂的泄漏场,噪声源的位置很难确定,我们可以通过测定空间的泄漏场,经过计算,反过来确定噪声源的位置,进而研究抑制走廊电磁噪声的办法.给出了速调管走廊泄漏电磁场的计算方法、计算公式及现场的对比测试.     

微扫描对光电成像系统图像噪声的影响

介绍了光电成像系统的噪声,运用功率谱分析方法推导了插值技术对噪声的影响。插值技术使时间噪声的功率谱变大,使固定模式噪声功率谱的谱值出现再分配,引起图像质量的改善。用计算机进行了模拟实验。