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。     

超声波电机的原理与应用

 超声波电机(Ultrasonic Motor，USM )是国外近20年发展起来的一种新型电机。事实上，在超声波电机问世之前，已有以压电效应进行驱动的电机，但其频率并不局限于超声波范围内。早在1984年，威廉和布朗就申请了“压电马达”的美国的专利；1964年，前苏联基辅理工学院设计了第一个压电旋转电机；1970～1972年西门子和松下发明了压电步进电机，不过因为无法达到较大的输出转矩而没能实际应用。1980年日本指田年生研制成超声波压电电动机（即现代意义上的超声波电动机），克服了传统压电电动机转换效率低和变位微小的缺陷，使压电电动机进入工业实用阶段。     

新型动磁式直线压缩机电机的改进设计

研制了一种新型直线压缩机驱动用动磁式直线振动电动机。建立了电动机磁路物理模型,并对电动机动子动力学模型进行了求解,得到了电磁驱动力的基本要求,分析了电动机参数对动子运动特性和电动机性能的影响。运用电磁场有限元方法对动磁式直线电动机电磁场模型求解,磁通分布揭示了电磁力产生机理,分析并优化了不同于传统直线电机的设计方式。数据分析揭示了动磁式直线电动机力-位移-电流之间的关系,为压缩机和电动机控制系统设计奠定了基础。     

轨道交通用高温超导直线感应电机电磁分析

设计研究了一种用于轨道交通的新型高温超导直线感应电机模型。并结合轨道交通用直线感应电机的实际运行状况,利用ANSYS软件对超导直线感应电机模型进行电磁分析。获得电机内部的磁场分布规律;并研究了电磁气隙、次级材料及次级感应板厚度对电机电磁推力的影响。最后在相同运行条件下,将传统铜绕组电机与高温超导电机做了比较,超导直线感应电机在电磁推力上有优势。     

小型低温透平制冷机中电动机和发电机的应用

介绍了低温领域中小型透平制冷机应用的电动机和发电机,列举了四种主要的应用型式,即:小型制冷机中应用电机驱动压缩机;透平膨胀机中采用发电机制动;发电机吸收同轴膨胀机增压机功差以及电动机发电机两用电机.同时探讨了微型制冷机领域对低温电机的特殊要求及其发展方向.     

高速磁浮车用高温超导直线电动机的研究综述

高温超导直线电动机采用电流密度高、磁密强的高温超导磁体代替传统直线电动机的铜绕组线圈或永磁体,在相同输出功率等级条件下能够有效减少直线电动机的重量,提高效率与电磁推力,已经成为当前热门的研究趋势.详细论述了国内外高速磁悬浮车用高温超导直线电动机的发展现状,探讨了未来超高速磁悬浮列车用直线电动机的关键技术;最后探讨了高温...     

基于ANSYS的供电频率对高温超导直线感应电机性能影响的分析

通过对高温超导直线电机的理论分析,从内部电磁场的角度出发,研究供电频率的变化对高温超导直线电机的各项电磁性能影响。利用ANSYS有限元分析软件对电机的电磁场、电磁推力以及热损耗进行仿真,并对仿真结果进行简要说明。文中的研究结果对高温超导直线感应电机的运行参数设计提供了理论依据和分析基础。     

法拉第电磁转动实验装置的改进

对法拉第电磁转动实验进行了改进,用铜盘代替水银并设计了转子,制作单根导线电动机,该电动机适宜在中学物理课堂教学中使用.     

齿槽结构对高温超导直线感应电机水平推力影响

齿槽结构参数对高温超导直线感应电机性能有重要影响。为了具体研究这些结构参数对电机性能的影响,通过2D瞬态场有限元分析,分别研究了槽宽、槽高、齿宽对电机的电磁特性,高温超导绕组所受最大垂直场以及电机最大通电电流的影响,得到高温超导电机最大通电电流与槽宽、槽高的关系,得到结构优化后的临界槽宽以及临界槽高。通过研究分析表明,优化的齿槽结构参数有利于提高高温超导直线感应电机的通流能力,增大电机的电磁推力。     

三相异步电动机的断相保护

断相运行问题是三相电动机运行中的最大安全问题之一,且发生频率较高,一旦发生会造成电机损坏,直接影响生产,造成较大的经济损失。通过对电机控制电路的改进和使用单片机控制技术,较好地解决了三相异步电动机的断相保护问题,取得较好的效果。     

电机驱动机械系统动力学的研究

本文讨论了三相异步电动机电磁惯性对它们过渡过程影响的一些实验研究方法。详细地叙述了实验过程和实验所用的装置。在分析了实验所得到的全部数据后文章指出,当电动机在机械特性曲线稳定区域工作即在额定角速度附近工作时,电磁常数很小,因此在动力学计算中可忽略不计。此外,本文还列举了在外界简谐激励下有关机械系统动力学的实验研究。这时所获得的结果指出,电动机轴角速度的变动仅取决于由外界激励力所引起的振动。电磁惯性对这些振动的影响非常之小,以致实际上可以忽略不计。     

轴向磁通轮毂电机热分析及研究

电动汽车用轮毂电机需满足高功率密度和高效率的要求,电机的发热与散热问题直接影响车辆运行的可靠性和稳定性。本文以一台卷绕式非晶合金定子齿无磁轭模块化轴向磁通轮毂电机为分析样机,基于电机电磁损耗理论,建立电机的三维电磁场有限元模型,计算不同工况下电机的电磁损耗。分析定子齿热传导方式,计算各部件等效导热与散热系数,建立电机的三维温度场有限元模型,得出电机温升的幅值与分布。加工样机并搭建实验平台,通过热电偶和红外热像仪测试电机不同位置处的温度,与计算结果相符,验证了有限元模型的有效性。本文所提出样机的热特性满足电动汽车要求,可以为新型轴向磁通轮毂电机热设计提供参考。     

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.     

电机设备运行参数远程监控系统设计

本文根据电动机的运行特点,采集电动机的电压、电流、转速和温度四个基本参数,用以观察电动机是否在正常工作状态中,如果出现工作异常,可以及时发现,并及时处理。该系统将电参数检测采集、无线网络技术、工业现场总线技术,以及计算机用户软件有机的结合,实现了对电机远行状态的远程实时监测、控制与管理,使整个系统实现了智能化、网络化、系统化的管理,解决了多地点分布的电机系统无法实现实时控制和系统管理的技术问题。     

低温和高温超导电动/发电机发展概述

自1911年发现超导电性起,如何将这种神奇导体应用到与电相关的领域一直是电工科学的焦点之一.目前超导体的应用研究在多个领域取得了实质性进展,处于工业应用的前期,这其中就包括超导电机(含电动机和发电机)的应用.本文以1986年高温超导陶瓷材料的发现为界限,按国别分类,介绍了低温超导电机和高温超导电机的发展历程及研究现状,并对不同类型超导电机的优缺点及其应用前景进行了分析.     

以二代高温超导磁体为动子的同步直线电机静动态特性仿真研究

随着高温超导磁体技术的日趋成熟,本文提出了一种基于二代高温超导磁体的新型高温超导直线同步电机的电磁仿真分析方法,依据永磁同步直线电机的电磁设计原理,以二代高温超导磁体取代普通永磁体,对高温超导同步直线电机进行了仿真研究.本文首先从理论上推导了高温超导体的非线性本构关系模型,获得了仿真模拟高温超导体电磁特性的数学描述,提出了电机推力的计算方法,并建立了电机的二维仿真模型,利用电机有限元软件对电机的静动态电磁场、电磁力和启动速度等参数进行了仿真分析,之后对不同动子质量和工作频率的启动特性进行了分析.最后通过对电机变频启动特性研究,验证了最大速度变频启动方式同样适用于高温超导直线同步电机.在此仿真设计的基础上,我们成功研制了相关的实验室原理性样机.     

电磁弹射技术初解

以我国首艘弹射型航母“福建舰”下水为背景,讨论装备上舰的电磁弹射技术,文章就电磁弹射器用直线电机的选型及脉冲电源技术两大核心技术要点展开讨论,初步介绍了舰上直线电机和脉冲电源技术,旨在提升公众对我国军事装备的了解.     

高速直流时机提高运行效率的措施

直流电动机一般额定转速在3000r／min以下,其铁芯损耗、附加损耗和机械损耗在电机总功率中所占的比例分别为4％～5％、0．5％-1％和1．0％-1．5％的范围,对电机的温升和其他性能的影响并不大．但电机转速提高,这三种损耗将急剧上升,对电动机最明显的影响是温升上升、输出功率下降（效率下降）．     

高速直流电动机提高运行效率的措施

直流电动机一般额定转速在3000r/min以下,其铁芯损耗、附加损耗和机械损耗在电机总功率中所占的比例分别为4%～5%、0.5%～1%和1.0%～1.5%的范围,对电机的温升和其他性能的影响并不大.但电机转速提高,这三种损耗将急剧上升,对电动机最明显的影响是温升上升、输出功率下降(效率下降).     

次级结构参数对高温超导直线感应电机电磁特性的影响

次级结构参数对高温超导直线感应电机电磁特性具有重要的影响。分别对次级导电板的材料和厚度对高温超导直线感应电机电磁特性的影响进行研究分析。首先复合次级结构包括导电板和导磁板,分别选择铝板和铜板作为导电板,背铁材料作为导磁板,分别对两种材料在电磁推力、垂向力以及高温超导绕组所受最大垂直场方面做了分析,最终选择了铝铁复合次级结构。然后针对铝铁复合次级特性,通过改变铝板的厚度,来研究铝板的厚度对电磁推力、垂向力、超导绕组所受最大垂直场以及最大通电电流等参数的影响。分析结果表明合适的次级板材料和结构有利于改善高温超导直线感应电机的综合性能。