新型盘式横向磁通电机三维等效磁路研究

横向磁场永磁电机具有低转速、高转矩密度特点,在介绍横向磁通永磁电机发展的基础上,针对电动车轮毂驱动设计一种新型盘式横向磁通电机,通过三维有限元和三维磁网络法分析了磁通磁阻,建立了磁路模型,研究新型盘式电机磁阻对气隙磁密的影响,并对样机气隙磁密分布进行计算,平均气隙磁密与有限元仿真分析结果基本一致。研究表明所提出拓扑结构的合理性和研究方法的正确性。     

横向磁通永磁电机的三维电磁场分析

横向磁通永磁电机转矩密度远高于普通结构电机，但结构较复杂，内部磁场呈三维分布.为弄清横向磁通电机内部磁场的分布及优化设计规律，需采用三维有限元的分析方法.通过采用ANSYS软件进行分析，并用ANSYS的APDL语言进行二次开发编程，对一种三相分布在同一个圆周上的永磁体内置式横向磁通永磁电机进行了三维电磁场分析，对该电机不符合周期条件的三维电磁场求解区域在工程设计允许范围内进行了简化处理，在电磁场分析计算的基础上，给出了电机参数计算方法，并给出了在此基础上的数学模型，对横向磁通永磁电机的空载及负载电磁场进行了计算，给出了空载反电动势和电抗的计算方法, 最后，通过与样机测试结果的对照研究，验证和完善分析方法.     

永磁转子偏转式三自由度电机建模与结构分析

针对以往研究中单层结构永磁转子三自由度电机转矩特性的不足,提出一种新型永磁"蝶形"转子偏转式三自由度运动电机,采用球坐标系下分离变量法和洛伦兹力法分别对电机气隙磁场和转矩进行解析建模,确定气隙磁场空间谐波含量和结构参数对基波磁通密度和转矩幅值的影响,同时进行三维有限元仿真分析.通过研究两种计算方法下气隙磁场、自转和偏转转矩的特点及规律,并进行对比分析.结果表明:"蝶形"永磁转子结构的气隙磁通密度分布和转矩特性优于单层结构,气隙磁通密度径向分量空间分布近似平顶波,转子中间层磁极的气隙磁通密度幅值最大,解析法与有限元法的计算误差均小于6.7%.     

稀土永磁电机的关键技术与高性能电机开发

永磁电机以永磁体产生的磁场为媒介进行机械能和电能的相互转换.在扼要介绍了与稀土永磁电机密切相关的永磁材料的基础上，阐述了稀土永磁电机分析理论、设计计算方法、磁路结构、优化设计、防失磁等应用基础理论与共性关键技术上所取得的进展，简要介绍了所开发的高性能价格比的多种永磁电机——永磁发电机、高效永磁电动机、交流永磁伺服电机和直流电动机，其中特别介绍了两种新型结构的永磁电机，并初步展望了稀土永磁电机的发展前景.     

空心式永磁直线伺服电机气隙磁场及推力分析

通过解析法和有限元法对双边空心式永磁直线伺服电机的磁场和推力特性进行了分析.采用等效磁化强度法,将永磁体等效为磁化强度分布函数,建立磁场向量磁位的微分方程组并采用分离变量法进行求解,推导出磁通密度的解析公式.同时采用Ansoft Maxwell软件对电机磁场进行了有限元分析,结果证明磁通密度解析公式是准确的.针对5极/3线圈短距绕组结构的电机,推导出电机动态推力的解析公式,解析法推力计算结果与有限元法计算结果的相对误差为3.28%,证明推力解析公式是准确的.推力解析公式表明,当电机电枢电流为正弦电流时,电机推力仅含有6倍频的谐波分量,且推力波动小.气隙磁场和推力解析公式有助于分析电机磁场分布和推力波动情况,为电机优化设计提供基础.     

新型混合励磁电机

永磁直驱风力发电机是现代风力发电系统的重要机型,其效率高、功率密度大,但存在气隙磁场及电压调节、故障灭磁困难等问题。该新型混合励磁电机是将高效永磁电机和易于控制的电励磁同步电机有机结合而形成的一种新型电机。南京航空航天大学在该新型电机方面的创新研究得到了国家自然科学基金重点项目资助,取得了一批创新性成果。该新型混合励磁电机在风力发电、电动及混合动力汽车驱动电机、主轴驱动电机、伺服系统等方面应用前景广阔。     

横向磁通开关磁阻电机转矩能力的分析

设计了1台永磁屏蔽的横向磁通开关磁阻电机(PM-shield TFSRM)。通过在定、转子极间装设永磁体来屏蔽气隙中的漏磁,以提高输出转矩。采用三维有限元分析方法对电机的磁场进行了分析,表明了永磁屏蔽的有效性。在相同电流通过时,具有永磁屏蔽的横向磁通开关磁阻电机的平均转矩比没有永磁屏蔽的提高近1倍。     

新型无铁芯永磁同步直线电机推力性能优化设计及试验

为解决无铁芯永磁同步直线电机推力及推力波动问题,提出新型永磁体结构设计原理,建立物理模型,设计一种新型永磁体结构的无铁芯永磁同步直线电机,并对其结构参数进行优化.对新型磁极结构的磁场、直线电机的推力与推力波动进行有限元分析,以推力不削弱、推力波动最小作为优化目标,进行电机推力性能优化.通过重复定位精度的测量,验证新型磁...     

新型横向磁通电机设计及其自定位力分析

横向磁场永磁电机具有低转速、高转矩密度的特点,文章在介绍横向磁通永磁电机的基础上,针对电动汽车轮毂设计了一种新型盘式横向磁通电机,其结构简单,成本低,显著特点在于充分提高了永磁体和轮毂空间的利用率。随后,对样机模型进行了自定位力三维有限元分析,并计算了新型样机的自定位力矩,给出了实验数据,并与有限元仿真结果对比分析,表明该理论研究方法的有效性和样机制作的合理性、正确性,为进行深入研究奠定了基础。     

对转螺旋桨用永磁盘式对转电机磁场仿真分析

为了解决传统对转螺旋浆电力推进电机的成本高、定转子散热和输出转矩不平衡的问题,设计了一种新型结构的单定子、双转子永磁盘式对转电机。介绍了该电机的基本结构、运行原理和电机磁路特点,对电机内部对转磁场的耦合问题进行了分析,并引入等效磁路模型,同时给出了直角坐标系下,转子磁极表面的磁通密度公式,采用有限元法分析电机气隙磁场和平均半径处的气隙磁密。制造了一台盘式对转样机,并搭建试验平台测试了电机的三相感应电动势。测试结果表明：由于电机定子绕组端部长度的不对称,出现了三相感应电动势的不平衡现象。     

Development of a High Power Programmable Precise Time-Delay Trigger/Ignition System for MFCG

High-power precise delay trigger/ignition system is a programmable pulse generator developed for experiment controlling in explosively driven magnetic flux compression generators. Precise delay pulses are generated by the digital circuit, after being magnified and sharpened through multistage isolated amplifiers and rising edge sharpening device, high-voltage steep delay pulses with precision less than μs level are obtained. This system has been used in our compact magnetic flux compression generator experiments in place of the traditional primaeord delay device.     

管道漏磁检测中速度效应的补偿方法

在管道现场检测中,由于检测装置的移动影响,使得从采样记录的漏磁信号波形直接获得缺陷外形的定量描述比较困难.为提高缺陷检测的精度,分析管道漏磁检测中检测仪器运行速度对缺陷漏磁信号的影响,提出一种速度效应补偿方法,通过ANSYS有限元分析软件验证方法的有效性,该补偿方法有利于缺陷的准确识别.     

管道漏磁检测数据压缩技术

漏磁检测系统属于海量数据采集系统,针对该系统中电子硬盘存储数据量较少的问题,利用LZW算法和Hash表理论,提出了一种漏磁检测数据实时无损压缩算法.采用LZW算法对漏磁检测数据进行无损压缩,并根据Hash表管理LZW算法的字符串表,设计了基于ARM处理器为核心器件并嵌入Linux操作系统的硬件系统对算法进行实现.实验结果表明,该系统实现了漏磁检测数据采集、压缩和存储的全过程,得到了2倍以上的实时数据压缩结果.     

15千瓦磁性联轴器磁路设计与计算

磁性联轴器是近年来发展起来的新型非接触型动力传输设备 ,它要求工作稳定可靠 ,经济耐用 ,还要求动力传输效率高 ,能损少 .对磁路进行优化设计 ,选择了圆柱形推拉式偶合系统 ,确定了合适的尺寸 ,并计算出了磁导和漏磁系数 .计算结果表明 :该磁路设计合理 ,达到磁阻尽量小 ,漏磁尽量少的要求     

金属磁流变光整加工中磁极平行布置的磁场研究

为了研究金属磁流变光整加工装置设计中用导磁性材料对平行布置磁极进行连接引起的加工区磁场的变化规律,对金属磁流变光整加工中平行布置磁极进行改进,以改进后的加工区磁场为研究对象,利用ANSYS软件对加工区磁场的强度和分布进行了仿真分析并对磁场强度进行了实际测量.研究结果表明:平行磁极布置改进后,靠近导磁材料区域磁力线分布密集,连接部位磁力线最为密集,远离导磁材料区域磁力线分布相对稀疏;平行磁极布置改进后纵向磁感应强度的分布出现了较明显的区域差异,呈现出中间加强两端减小的变化趋势,纵向磁场中部磁感应强度平均提高0.01T.平行磁极布置改进后,加工区内磁场方向没有发生变化,磁场强度分布均匀性变差,中部磁场强度有所增加.     

石油套管缺陷漏磁检测技术的研究

针对现役石油套管漏磁检测的复杂环境和井下尺寸要求,开发了基于双MCU 控制的井下高速套管 缺陷检测数据采集与海量存储系统,同时也开发了井上位置采集系统,免去了随探头装载编码器引来结构上的复杂和可靠性不足;基于Labview 开发了套管缺陷漏磁信号软件分析系统,可实现漏磁信号的波形显示,并基于小波模极大值算法将漏磁信号数据和对应的位置信息关联起来。现场实验验证了系统能对套管缺陷进行有效的检测以及漏磁信号的显示。     

Electromechanical coupling properties of a self-powered vibration sensing device for near-surface observation tower monitoring

The wind-induced vibration of a remote sensing tower is the key factor affecting the stability of image sensing and structural reliability. Monitoring the vibration of a long-time unattended tower is critical to its proper operation. Currently, most monitoring devices are supplied with wired power or battery, significantly limiting their practical applications in remote areas. In this paper, a self-powered vibration sensing device based on hybrid electromechanical conversion mechanisms is proposed. The device depends on a cylindrical magnetic levitation structure sensitive to ambient vibration for transferring mechanical energy and takes as a dual-functional heterogeneous integrated system comprising electromagnetic, piezoelectric, and triboelectric generators. When the device vibrates under environmental force driving, the suspension magnet reciprocates vertically and generates induced electromagnetic energy, which is used to power the device. Moreover, the triboelectric and piezoelectric voltages, respectively originating from magnet impact on two separation friction materials and magnetic field repulsion-induced strain deformation of a piezoelectric sheet, are used as the synergistic sensing signals. To improve the output energy, a set of dual-segmented annular coils is designed in an electromagnetic generator, which greatly avoids the obstructive effect of the suspended magnet on the magnetic flux change at its end. Compared with a whole isochoric coil, it increases the output voltage by 78.3%. For the triboelectric sensing module, a silicone film with a large specific surface area is fabricated via 3D modification, which improves the output voltage by 29.4%. Furthermore, a pair of piezoelectric sensing modules is set to improve the accuracy of comparative sensing data. The experimental measurement shows that the device maintains a high sensitivity of 6.711 V (m s^?2)^?1 and excellent linearity of 0.991 in the range of 0–14 m s^?2. This work provides a practical strategy for the vibration monitoring of remote sensing tower and exhibits attractive potential in early warning and data analysis.

     

漏磁内检测数据中的管壁缺陷特征提取方法

提出一种管壁漏磁数据的管道缺陷特征提取方法,该方法利用管道内检测装置的轴向数据作为特征提取数据,通过磁场强度和像素的映射关系将单轴漏磁数据转换成灰度图像,并对图像进行滤波处理,通过简单判断找出缺陷的可能位置,再用一个检测阈值对图像进行二值化处理,然后通过连通和链码确定缺陷的边界,实现缺陷特征的提取.最后以一个实际含有缺陷的灰度图像为例验证了提出方法的有效性.     

稀土永磁无刷直流电机弱磁机理研究

针对稀土永磁无刷直流电机绕组导通角超前产生弱磁效果进行分析,提出一种等效气隙磁密分析方法,通过研究超前导通角的变化与导通相绕组下磁通的关系,推导出对应磁状态的导通相绕组下的磁通变化是稀土永磁无刷直流电机能够弱磁运行的关键。同时通过定转子空间磁势分析研究了电枢反应对弱磁效果的影响。研究表明,电枢反应对于表贴式径向励磁稀土永磁无刷直流电机磁场起一定削弱作用,但作用十分有限。实验结果给出了一种稀土永磁无刷直流电机弱磁效果的机械特性曲线,与理论分析较为吻合。     

基于圆筒攀爬车磁吸附设计的研究

圆筒攀爬车属于工业爬壁机器人的一种,能够在化工容器圆筒体的垂直壁面平稳灵活地移动,综合应用了普通地面移动机器设计与吸附设计.针对圆筒攀爬车的工作环境和自身性质选定吸附设计;在ANSYS MAXWELL14.0软件环境下,建立对应静磁场仿真模型,按对应环境参数设置变量并具体定量分析了现有设计在与壁面保持不同距离时整体所受磁吸附力大小的变化;讨论了吸附装置两种不同磁场布置的性能优劣.在实际工程实验中,检验了理论分析的结果,证实了吸附装置的运行可靠性,并为该型磁吸附装置的调节提供了依据.