车用永磁式缓速器电磁场分析方法

分析了新型行车辅助制动装置-永磁式缓速器制动机理,提出了永磁式缓速器磁路计算模型,由Maxwell方程导出了导体产生电涡流场定解问题.采用有限元法建立了分析模型,通过对有限元分析结果和试验仿真结果进行对比,说明本文的分析模型和计算方法是有效的方法,可用于工程实践.     

车用永磁式缓速器转子鼓温度应力场计算

根据车用永磁式缓速器结构和工作原理,建立了转子鼓温度和应力场的计算模型,确定了合理的边界条件,运用Bessel方程推导了永磁式缓速器转子鼓温度场和应力场的计算公式．最后进行了台架试验,并与理论计算进行了比较,结果表明试验值与理论值吻合较好．此计算公式可用来分析转子鼓的温度和应力,反映各设计参数与温度之间的定量关系,进行转子鼓优化设计、减小转子鼓温度和温度梯度,从而降低转子鼓的热应力与热变形,提高永磁式缓速器的制动稳定性．     

永磁式缓速器的稳健性设计

基于稳健性设计原则和Taguchi算法,永磁式缓速器的设计分为概念设计、参数设计和容差设计．以性能最稳定,波动最小,信噪比最大为目标,选取合适的参数作为内表,参数波动率为外表．用正交表排列设计参数,用F检验确定系统的最优设计参数和恰当的容差＋算例选择制动力矩计算模型中的磁极数N、内半径r1及外半径r2为可控因素,制动力矩波动率作为质量特性输出值．结果表明：采用稳健性设计的永磁式缓速器可以较好地改善制动力矩波动率．     

DC—EAF熔池电磁场的数值模拟

建立了３０ｔ底电极直流电弧炉熔池电磁场的数学模型，开了研制了通用计算软件，研究了不同工况下磁场强度，电流密度，洛仑兹力的分布规律。     

DC－EAF熔池电磁场的数值模拟

建立了３０ｔ底电极直流电弧炉熔池电磁场的数学模型，开发研制了通用计算软件，研究了不同工况下磁场强度、电流密度、洛仑兹力的分布规律。     

应用于微波电磁场FDTD数值模拟的吸收边界条件

在应用FDTD方法模拟复杂空间中微波电磁场分布时,不仅要考虑入射电磁波的贡献,还要考虑反射电磁波的影响。对于后者,一般常采用吸收边界条件的方法予以处理。针对TEM电磁波的传播特点,推导出了一种新的吸收边界条件的表达式,并利用其对微波法金刚石膜沉积系统沉积室中电磁场的分布进行了数值模拟。     

液力缓速器变叶片数的三维数值模拟

将液力缓速器动静结合面定义为内部边界,解决了流体出入口在同一平面内的问题.利用Fluent软件对不同叶片数的液力缓速器的内流场进行数值模拟,计算采用雷诺时均方程和k-ε湍流模型,计算结果显示了液力缓速器不同叶片数下的速度分布、压力分布规律,并对流场内部流动进行了分析和研究.结果表明,随着叶片数的增加,进出口面速度的大小有先增大后减小趋势.轴面流道涡旋范围先增加后逐渐减小;而叶片吸力面的低压区逐渐扩大;叶片数为36时压力面的静压分布最均匀.     

环缝式电磁搅拌法制备半固态浆料过程电磁场的数值模拟

建立了环缝式电磁搅拌法制备半固态金属浆料系统电磁场的计算模型,采用商用ANSYS软件对制浆系统内电磁场分布进行了数值模拟,分析了电流、频率、坩埚材质、冷却器材质和环缝宽度对磁感应强度的影响规律,并进行了相应的实验验证. 研究结果表明:电磁场模拟结果与实验结果具有较好地一致性,验证了计算模型与软件算法的可行性;系统电磁力主要分布于环缝内,提高了对合金熔体的搅拌强度;在相同的环缝宽度下,磁感应强度随频率的增大而依次减小,随电流的增大而依次增大;同时选用不锈钢坩埚与石墨冷却器可以使环缝内铝合金熔体的磁感应强度获得最大;相同电流和频率条件下,磁感应强度随着环缝宽度减小而逐渐增大;相同搅拌功率条件下,环缝式电磁搅拌法可以获得更加细小均匀的半固态组织,平均晶粒尺寸较普通电磁搅拌法减小31%.     

电磁连铸复合式结晶器内电磁场的数值模拟

通过简化条件下的理论推导和实验测试分别对交变磁场和静磁场计算方法进行了验证,在此基础上对电磁连铸复合式结晶器内的磁场进行计算,并分析了有无结晶器条件下两种磁场的相互影响·分析结果表明,该项技术是可行的     

永磁屏蔽泵的电磁场模拟分析

为提高永磁屏蔽泵的性能和缩短设计周期,以一永磁屏蔽泵为例,采用有限元Ansoft软件对永磁屏蔽电动机内部磁场进行了电磁场模拟分析.比较了2种不同内置磁路结构的磁场模拟结构,并分析了定转子气隙大小和屏蔽套等参数对整个永磁屏蔽电动机性能的影响,提出了永磁屏蔽电动机内置倒U形磁路结构合理性及改进屏蔽套设计的途径.研究了定子、转子屏蔽套内部磁涡流分布情况,并针对4种不同屏蔽套材料求解得到定子、转子屏蔽套涡流损耗数值.结果表明:屏蔽套内部存在对称分布磁涡流,定子屏蔽套上涡流分布较为集中,转子涡流损耗明显低于定子屏蔽套;定子、转子屏蔽套采用不导磁材料HASTELLOY-C能耗损失较小,满足设计要求.     

圆坯连铸结晶器电磁搅拌数学模拟

用数学模拟对马钢一钢厂圆坯连铸结晶器(断面尺寸为φ450mm)电磁搅拌过程进行了研究,找出变化规律,确定合理的工艺参数,优化结晶器流场.电磁搅拌过程的计算结果表明:磁场强度随搅拌频率减小、搅拌电流增大而增大;电流强度不改变磁场分布;在结晶器高度方向上磁场分布呈现中间大两端小的特征,流场在搅拌力作用下更趋于合理.最佳搅拌工艺参数为:搅拌电流350A,频率2Hz.     

大方坯连铸结晶器电磁搅拌三维电磁场的数值模拟

借助ANSYS有限元分析软件对240mm×280mm大方坯结晶器电磁搅拌磁场进行了数值模拟,系统研究了电磁搅拌参数对结晶器内磁场和电磁力的影响规律.结果表明:磁场在结晶器电磁搅拌器内产生的旋转电磁力在水平截面上形成一对力偶,驱使钢液顺时针旋转;结晶器高度方向上磁场分布呈"两端小中间大"分布特征.数值计算的磁感应强度与实测结果基本吻合.提出了杭钢大方坯45#钢电磁搅拌优化后的工艺参数为电流350A和频率3Hz,实验表明在此工艺参数下铸坯质量得到显著提高.     

磁通切换型轴向磁场永磁电机定位力矩分析

为了有效削弱磁通切换型轴向磁场永磁(AFFSPM)电机的定位力矩,利用解析法与有限元法相结合,对AFFSPM电机的定位力矩进行分析.采用能量差分法建立了该类电机定位力矩的解析表达式;基于ANSYS建立了一台三相12/10极AFFSPM电机全场域三维有限元模型,对其定位力矩进行仿真计算.结果表明:当转子齿宽占内径圆弧10.5,°且为准扇形齿时,该电机的定位力矩最小;在定子轭部铁心不饱和的情况下,定位力矩随定子厚度减小而减小,而受转子厚度的影响较小;转子齿表面开合适的辅助凹槽有利于削弱该电机的定位力矩;两侧定子错齿虽然可以削弱定位力矩,但会给电机运行带来副作用.     

应用于单边核磁共振仪器磁体结构的Halbach磁体仿真分析

利用直线型Halbach磁体结构作为单边核磁共振仪器的主磁体,用于产生单边主磁场B0。通过对Halbach结构的永磁体与普通排列永磁体磁场仿真对比,证明其产生更加均匀磁场,强磁场一侧能达到普通阵列磁场场强的2~(1/2)倍,由此确定了方案的可行性。选用九块完全相同体积为(2×2×8)cm~3,Br=1.28 T的汝铁硼磁块进行Halbach阵列,对主磁体进行建模,通过COMSOL Multiphysics仿真。在磁体外侧圈定了(10×10×10)mm~3范围的均匀磁场区域,垂直方向呈恒定梯度场,梯度值8 T/m,该区域适合作为产生核磁共振的主磁场B0。     

永磁同步电动机电磁振动特性及抑制措施

电磁振动水平是永磁同步电动机的重要评价指标之一,为了有效抑制永磁同步电动机的电磁振动,文中首先建立了转子永磁体磁动势、定子绕组电流磁动势与定子齿槽相互作用产生的径向电磁力的解析分析模型。然后建立了电机的变参数矢量控制系统的场路耦合联合分析模型,以一台11 kW内置式永磁同步电动机为样机,利用机械阻抗法得到了电机主要低阶电磁力产生的电磁振动噪声频谱,确定了对电机电磁振动起主要作用的低阶电磁力的频率。最后利用遗传-蚁群算法,研究了通过优化电机的定子齿槽参数有效削弱具有上述频率的低阶电磁力,从而有效抑制电机的电磁振动。结果显示,利用文中方法确定的定子齿槽参数能有效抑制电机的电磁振动,并且对电机的运行性能产生的影响较小。     

永磁直流电动机传导电磁干扰的建模与仿真

基于电机传导电磁干扰产生机理的分析,建立可对电机传导电磁干扰进行仿真的电路模型,同时考虑了高频段电机绕组分布参数的影响.电流换向过程是电机产生传导干扰的主要原因.通过分析换向过程的等效电路,计算出换向过程中的传导射频发射电压,并提取电机绕组的分布参数,利用等效集总网络来描述分布参数的影响,建立电机传导干扰的仿真模型.利用OrCAD/PSpice软件对实际电机的传导电磁干扰进行了仿真,通过实测和仿真结果的对比验证了模型的正确性.     

一种永磁轴承的设计和磁场分布的解析计算

从永磁体的分子电流观点出发,应用矢量磁位法,对轴向均匀充磁的永磁环,建立用完全椭圆积分表示的永磁环外部空间磁势和磁场分布的解析计算表达式.根据矢量迭加原理,应用该公式可计算1块至多块永磁环并列放置时其外部空间的磁场分布.通过对单块永磁环磁场分布的仿真计算和实验测试数据比较,磁感应强度计算误差不超过8%,验证了计算公式的正确性.     

轴向磁场磁通切换永磁电机矢量控制

为了研究轴向磁场磁通切换永磁(AFFSPM)电机在恒转矩和恒功率区域的运行性能,分析了AFFSPM电机的结构特征,推导了AFFSPM电机的数学模型.基于矢量控制建立了AFFSPM电机的驱动系统.在恒转矩区域,采用了最大转矩电流比(MTPA)控制策略,并与id=0控制进行了对比;在恒功率区域,采用了一种基于电感补偿且保持q轴反电势不变的弱磁控制策略,并与普通弱磁控制进行了对比.仿真与实验结果表明,MTPA控制可以减小AFFSPM电机的铜耗.基于电感补偿的弱磁控制可以拓宽AFFSPM电机的恒功率运行范围,提高了AFFSPM电机运行性能,且AFFSPM电机轴向长度短、转子结构简单,因此比较适合用作电动汽车轮毂电机.     

轨道交通牵引供电网电磁辐射场强的数值模拟

在分析城市轨道交通牵引供电系统工作原理与特点的基础上,针对人流集中的轨道交通站台建立了一种高压直流牵引系统下的静态电磁场模型,探讨了静态电磁场仿真的适用数值计算原理与边界条件处理方法。采用有限差分法对该电磁场模型进行了理论计算与数值模拟,结果表明:以轨道交通岛式站台中心为原点,在站台上1.7 m高处,往两侧电场强度与磁感应强度逐渐变大,在站台边缘处电场强度最大值达220 V/m,磁感应强度最大值达60μT,与电磁辐射场强的实地监测结果一致。