磁通压缩发电机的基本问题(I)

讨论了磁通压缩发电机(MFCG)的定义、工作原理、特征及其系统分类。虽然发电本身是通过外力做功获得电磁能的过程,但具体地,从空间电磁场角度,MFCG是通过压缩磁场所占空间以增大磁场密度的过程;按照电路模型,MFCG是通过减少电感以增大电流的过程。针对理想螺线管两种典型的工作模式,讨论了磁通守恒原理并论述了两种定义的一致性。总结了MFCG区别于普通发电机的根本特征,鉴于MFCG种类繁多,依据绕组结构和形状、电枢运动方式、适用的物理原理、应用领域等特性对19类MFCG进行了系统分类,并分别讨论了各类别的技术特征。这些基础性工作对MFCG概念研究和技术革新有重要参考意义。     

活塞式螺旋绕组磁通压缩发电机的原理实验

为了验证活塞式螺旋绕组磁通压缩发电机(MFCG“)减小电感以放大电流”的工作原理,设计制作了活塞式螺旋绕组MFCG原理样机,并完成了原理实验。借用传统火炮作动力系统,活塞组件采用短路毛刷、锥形电枢等复合结构,600μF电容器组为42μH螺旋绕组提供种子电流,活塞组件以约200m/s的速度完成磁通压缩发电的过程。测量结果显示:在电感逐步减小的2.5ms时间间隔内,回路电流逐步放大。分析了电流波形的三个问题:充电段与发电段的模糊过渡、独特的电流放大波形、发电结束时的噪声问题等。根据测量结果推测了运动电接触的阻值范围。原理实验为进一步MFCG研究提供了重要参考。     

螺旋绕组磁通压缩发电机理论的适配性

介绍了磁通压缩发电机 (MFCG)作为高功率脉冲电源的特性 ,对比分析了 4种关键结构不同参数螺旋绕组MFCG的理论和实验结果 ,评论了它们与现有理论的适配性。指出了活塞式螺旋绕组 MFCG实验失败的原因。最后给出了螺旋绕组 MFCG理论研究方法     

爆炸式螺旋绕组磁通压缩发电机的理论和技术(续)

设计了一种三层螺旋绕组结构的爆炸式磁通压缩发电机(MFCG),经过与单层螺旋绕组MFCG进行对比分析,发现三层螺旋绕组结构的爆炸式MFCG能够带动9倍大的电感负载和3倍大的电阻负载并实现高效率发电。这种“高电压低电流”的MFCG设计思路将改变“MFCG只适合带动较小负载”的观念。     

活塞式螺旋绕组MFCG的关键技术

为推进带螺旋绕组的活塞式磁通压缩发电机(P-MFCG-HW)技术的发展,设计了新的锥形电枢体复合结构并完成P-MFCG-HW的原理验证试验。通过P-MFCG-HW磁场模型分析了电路模型的实质,即运动电枢填充绕组而减少电感,其表现形式则为放大电流的磁能,而在P-MFCG-HW理论的深层次分析中,指出了电枢概念是不可缺少的。锥形电枢MFCG-HW工作过程细微分析所确定的合理电枢感应面电流分布和绕组内磁场位形及与爆炸式MFCG类比,得出了有关活塞式MFCG-HW电枢形状的关键技术,即:无论是薄皮还是块状,锥形电枢是合理和必要的;电枢表面要连续和光滑,特别是柱状电枢端部的环形尖棱可导致系统效率降低;要绝对避免电枢表面轴向缝隙会阻碍感应电流而导致试验失败;电枢形状优化设计的原则是使电枢感应面电流均匀分布;磁场扩散的趋肤效应和MFCG原理要求螺旋绕组直径和厚度足够大;电刷和中心导杆在特定情况下可抛弃。     

活塞式磁通压缩发电机的研究

详述了一种活塞式磁通压缩发电机“减少电感以放大电流”的工作原理、实验室样机的基本结构和参数 (直径82mm、长约 1 5m)。现场实验结果和理论计算结果相当一致 ,均表明这种磁通压缩方式可实现化学能到电能的转换。分析并给出了电流放大的临界条件即 -dL/dt>R ,指出了试验样机设计和工艺中存在的问题 ,提出了新型磁通压缩发电机的结构模型 ,它将磁通压缩发电机的动力段和压缩段分离 ,增加了压缩段的直径 ,这样可得到较大的电流放大倍数 ,同时解决了动力段和压缩段结构强度的匹配问题     

爆炸式螺旋绕组磁通压缩发电机的理论与技术

为研制高性能爆炸式螺旋绕组MFCG,用法拉第电磁感应定律和基尔霍夫回路定律分析了爆炸式螺旋绕 组MFCG各部件,绘制了工作过程的流程图。讨论了爆炸式螺旋绕组MFCG关键的技术问题如种子磁通、电枢与 螺旋绕组的材料与结构、绕组局部高压放电等。     

活塞式螺旋绕组磁通压缩发电机技术及进展

为了引起对活塞式螺旋绕组磁通压缩发电机(P-MFCG-HW)的足够重视,按照技术储备、系统概念、典型设计、原理实验4阶段介绍了P-MFCG-HW的研究历史;讨论了P-MFCG-HW概念分析、理论模拟、实验研究的现状;与单级发电机、逆轨道炮、补偿脉冲交流发电机、爆炸式磁通压缩发电机等对比,从驱动机、发电方式、军事应用等方面分析了P-MFCG-HW的技术特征和优势;指出了P-MFCG-HW是一种技术集成度高、结构紧凑、可供机动部署、并有广泛军事应用前景、值得关注的一种脉冲功率电源。     

磁通压缩发电机的基本问题(Ⅱ)

2MFCG的系统分类根据绕组形状、电枢运动方式、遵循物理原理,MFCG[1-15]系统分类如表1所示。表1MFCG的系统分类Tab.1Classification of MFCG绕组结构一次性使用爆炸式可重复使用非爆炸式活塞式旋转式单绕组简单匝式1.条状式;2.平行板式;3.同轴式;4.球形逆轨道炮;单个多匝线圈式     

混合励磁爪极发电机的磁场调节特性分析

针对电励磁爪极发电机输出功率较低、永磁式爪极发电机磁场不可调节的缺点,研究了一种特殊结构的混合励磁爪极发电机。阐述了该发电机的结构组成、工作过程及磁场调节原理,利用三维电磁场有限元软件JMAG分析了其空载磁场分布情况及磁场调节特点。结果表明,与相同结构参数的电励磁爪极发电机相比,混合励磁爪极发电机具有更高的气隙磁通密度和更宽的磁场调节范围等优点,为进一步深入探索爪极发电机提供了一定的理论基础和技术参考。     

轴向磁化永磁微电机磁场分析及定转子制作

为研究尺寸效应对轴向磁化永磁电机性能的影响,用有限元方法对这种双转子电机的磁场进行仿真计算,得出轴向磁化永磁电机转子的气隙磁密波形分布。分析了转子外形尺寸、充磁极数、磁体厚度和气隙长度对气隙磁密的影响。采用一体化多极磁化方法和深刻蚀成型电铸工艺分别制作了直径10mm电机的转子永磁体和硅片上的平面定子线圈。     

磁性介质的等效模型及磁化强度的计算

在求解域内存在磁性介质的静磁场问题时,将磁性介质视为二次场源是方便的。从静磁场基本问题出发可以导出作为二次场源的磁性介质的两种等效模型,即束缚电流模型和等效磁荷模型。并分别给出了由这两种模型导出的求解磁性介质内部磁化强度分布的积分方程。最后还给出了由等效磁荷模型导出的积分方程数值求解的数学模型。     

An experimental study of the flux control characteristics of a magnetic fluid controlled by a parallel or orthogonal magnetic field

This paper presents experimental results of the flux control characteristic and the inductance control characteristic of magnetic fluid which is controlled by the permanent magnets. Two kinds of magnetic field, parallel and orthogonal, are discussed comparatively. The position between the magnetic fluid and the permanent magnet determines the magnetic field. The results are useful when employing magnetic fluid as a sensor or a control element.     

基于高性能磁链算法的永磁同步电动机无位置传感器控制

准确的磁链辨识是基于磁链观测法永磁同步电动机无位置传感器控制的关键,传统电压型磁链辨识算法消除了纯积分存在漂移问题,对圆形磁场的磁链可以准确辨识,但对实际中电机内普遍存在的椭圆形磁场的磁链辨识时存在稳态幅值和相位误差。分析了椭圆形磁场时磁链矢量与反电动势矢量的空间关系。对传统算法辨识椭圆形磁链的误差进行了分析,提出一种改进的新型磁链算法。改进后的新算法运算量与传统算法相当,但对圆形与椭圆形磁场的磁链均能准确辨识。将新算法应用于一台表贴式永磁同步电动机无位置传感器控制系统的转子位置估算,仿真证明,在稳态及转速突变时新算法均具有良好的位置和转速跟踪效果。利用数字信号处理器TMS320F2812DSP对其进行了数字化实现。实验结果表明,在中高速范围内,调速系统在稳态与电机转速突变时具有良好的动静态特性,但在低速区会出现系统不稳定。仿真与实验证明了新算法的有效性和实际可应用性。     

切向磁钢混合励磁同步电机空载磁路计算及三维场分析

提出一种新结构切向磁钢混合励磁同步电机,分析其结构特点和运行原理。结合该新型电机径/轴向磁路特点,建立了空载等效磁路模型。通过求解非线性磁路方程,计算得到不同励磁磁势下径向与轴向磁路的磁通分布、主气隙磁密、空载感应电势。利用三维有限元法,研究了轴向磁路对径向磁路的影响,从而明晰主气隙磁场随励磁磁势的变化关系,与磁路法计算结果和理论分析是一致的,表明电机气隙磁密高、气隙磁场可调。所建立空载磁路模型及三维有限元分析方法为该新型电机的优化设计、性能分析以及负载特性进一步研究奠定了基础。     

漏磁检测中的缺陷重构方法

漏磁检测技术中的缺陷重构方法是目前漏磁检测缺陷评估的研究热点与难点。在对漏磁检测缺陷重构进行概述的基础上,综述了现有的缺陷重构方法:开环逆向重构法和闭环伪逆重构法,并对这两类方法中常用的逆向模型、前向模型、优化算法及其特点进行了较为详细的介绍。指出了基于数据融合技术、图像处理技术和多缺陷综合评估的缺陷重构方法的研究发展方向。     

采用不同磁链观测器的电动汽车直接转矩模糊控制系统仿真

电动汽车直接转矩模糊控制系统中 ,定子磁链观测器采用电压模型时 ,系统低速性能变差。针对这一问题 ,用基于定子电压、定子电流和转速的磁链观测器代替电压模型磁链观测器 ,使系统全速范围内性能良好。通过MAT LAB SIMULINK软件对采用不同磁链观测器的电动汽车直接转矩模糊控制系统进行建模与仿真并验证之。