新型永磁操动机构智能交流接触器的研究

设计了一种永磁操动机构智能交流接触器,提出了新型单线圈单稳态永磁操动机构,在U刑静铁心曲端各安装一块永磁铁,增强了电磁力,减轻了动铁心重量。采用ANSYS对操动机构磁场的分布特性及电磁力进行了分析和仿真测试。设计了具有欠压保护功能的智能控制单元。该项研究降低了接触器分、合闸电流,节能效果良好。     

接触器用交流电磁铁三维磁场分析和静特性优化

用ANSYS软件分析了接触器用双E型交流电磁铁三维工频磁场 ,根据交流电磁吸力平均值的直流等效原理 ,分两步计算了衔铁吸力 ,利用ANSYS优化设计方法对铁心厚度进行了优化。讨论了动静触头初始接触处的电磁铁静特性配合问题     

转子轴向通风孔对高压感应电机性能的影响

为了有效降低电机温升对空空冷却方式的高压感应电机转子轭部开轴向通风孔,但原来基于磁路的算法计算出的电机铁耗、功率因数、额定电流等电磁性能与实际偏差较大;针对此问题提出基于有限元的场—路—运动耦合分析方法,以YXKK355-4、355 kW电机为例,利用电机的基本数学模型和实际的物理模型,对不同通风方式的电机建模,分析电机谐波磁场、气隙磁密等电磁参数;基于有限元的方式改进了传统三项式计算铁耗的模型,得到与试验值相近的结果;最后,基于轴向通风孔对转子磁场影响的分析结果,给出一种改进型通风孔的方案,为今后转子轴向通风孔设计提供理论依据。     

电磁永磁互调解锁装置仿真与设计

针对工业系统中机械连接的控制需求,设计一种以电磁体和永磁体间的斥力为解锁分离力,永磁体对电磁体铁芯的磁力作为预紧力的电磁永磁互调解锁装置。首先用磁路分析法分析电磁力与永磁力之间的互调原理,然后利用仿真软件分析轭铁关键结构参数对解锁分离力的影响,最后依据研究结论制备了尺寸为 45mm×40 mm×40 mm 的样机,证明了该装置具有结构简单、功耗低、重量轻、体积小、性能可靠等优点,同时还具有可调控的锁定力、解锁力和分离距离,在机械控制领域中具有很大的应用前景。     

不同温度条件下永磁接触器动作特性仿真分析

针对单线圈单稳态永磁接触器,分析其工作原理,建立数学模型,对不同温度下其静态和动态特性进行仿真研究。首先,建立ANSYS有限元模型,进行不同温度下永磁吸力和线圈磁链的静态仿真;其次,建立Matlab动态仿真模型,仿真不同温度和不同合闸相角时合闸过程动态性能,并分析了仿真结果。该研究有助于提高永磁接触器的工作性能。     

Electromagnetic Characteristic Analysis of Circuit Breaker Actuator Using Bond Graph Method

This study analyzed the characteristics of the electromagnetic actuator in a circuit breaker according to the bond graph method. Such analysis is particularly useful in describing the dynamic hybrid systems of electromagnetic actuators, including the electrical, magnetic, and mechanical fields. The bond graph method provided a way to design and revise a model by observing its energy transference and physical structure. The bond graph method could be converted into a Simulink model in order to compare the measured data with the simulation results. Based on the combined features of hybrid systems from the bond graph method, a magnetic time constant was proposed to provide a design method. The simulation results were similar to the measured data, and two schemes were proposed to improve the speed of an electromagnetic actuator.     

12kV真空断路器半双稳态永磁机构的设计

应用于真空断路器的永磁操动机构一般分为双稳态和单稳态永磁机构。对于单稳态永磁机构,通过调整分闸弹簧在分闸位的预拉力,可以实现对分闸特性的调节。增大预拉力可以缩短分闸时间,降低分闸弹跳,但预拉力过大会导致合闸状态时的保持合力减小,可能造成合闸的不可靠,也会对合闸动态特性造成不利影响,如合闸时间增加等。本文提出了应用于12kV真空断路器的半双稳态永磁机构的设计方法,该机构在分闸状态由较小的永磁保持力和弹簧力共同实现分闸保持。分闸位保持力大有助于抑制分闸弹跳,同时永磁保持力在动铁芯离开分闸位置后迅速减小,对合闸保持以及合闸动态特性几乎没有不利影响。利用Ansoft Maxwell软件建立永磁机构模型,进行静态和动态的仿真。根据设计结果制作实际样机,对其进行测试,实验结果验证了设计与仿真的正确性。     

电机定子系统振动模态的研究分析

针对电机定子系统的振动与噪声特性,利用Ansys有限元仿真软件对电机定子系统三维模型进行模态仿真,得到电机定子系统的固有频率与振形,并通过试验对仿真结果进行验证。同时,对电机进行电磁仿真,分析其气隙磁密与电磁力谐波,得到电机内部电磁力各次谐波频率。将电磁力谐波频率与电机固有频率进行对比,确保电磁力谐波不会引起电机定子系统共振。验证了电机结构的合理性,为同类产品的设计优化提供了一定的参考价值。     

永磁接触器的发展与研究综述

综述了国内外永磁接触器发展和研究现状。介绍了永磁接触器的特点、拓扑结构类型、几种新型永磁机构及控制电路。针对目前永磁接触器在结构设计、电磁设计、分析仿真、优化设计与控制技术等方面存在的不足,重点阐述了双动铁心永磁机构、储能电容电压的反馈-保持电路及智能控制电路。为促进永磁接触器的推广应用指出了进一步的研究方向。     

Modeling and Analysis of a Tubular Oscillating Permanent-Magnet Actuator

An improved analytical model is developed to predict the electromagnetic performance of a single-phase tubular oscillating permanent-magnet actuator. The analytically predicted thrust force, flux linkage, and back-electromotive-force coefficient of an actuator equipped with a quasi-Halbach magnetized mover are compared with the results deduced from finite-element analyses and measurements. In addition, the influence of mover back iron is investigated, the loss of the prototype actuator is estimated, and the optimal design parameters, viz., the optimum ratio of the axial lengths of the radially and axially magnetized ring magnets and the optimum mover-diameter-to-stator-diameter split ratio, are identified.      

基于有限元方法的变压器铁芯优化仿真

文中简要介绍变压器铁轭加大后空载损耗的改善情况;利用可视化算法分析磁通密度、匝数、横截面积对感应电动势影响,通过有限元分析软件进行10 kV油浸式变压器空载损耗仿真验证,其试验结果与理论设计值比较吻合。     

仿真技术在交流接触器设计中的应用

静态吸力和反力良好的配合,是提高接触器寿命的关键,而准确的电磁吸力计算,又是实现吸反力良好配合的基础。利用ANSYS软件的二次开发仿真技术,假设一初始线圈电流,通过ANSYS有限元分析与传统磁场计算公式结合计算相应的电压值,经多次迭代实现线圈电流的计算,从而最终实现电磁吸力计算。计算结果经试验验证具有较高的精度。     

A Three‐Position Swing Electromagnetic Actuator with an Integrated Eddy Current Brake for Suppression of the Operating Time and Improvement of the Stopping Accuracy

A closed‐loop control system is commonly used in electromagnetic actuators to ensure operating performance. However, this system frequently leads to high costs. We developed a swing electromagnetic actuator with an integrated eddy current brake to reduce the operating time and improve the stopping accuracy. The developed actuator is a three‐position cylindrical actuator moving within a ±120º angle without closed‐loop control. The rotor is composed of a bulk and thin metal laminations and the stator has three sets of pairs of coils. The rotor is stopped at an intermediate position by magnetic force generated by the coils. This paper describes the electromagnetic design and its evaluation by using an FEM simulation to predict its operating characteristics and measure its performance on a test bench. The superiority of our actuator design is verified by comparing these measurements. The operating time is reduced to one‐sixth of that of a laminated rotor and the over travel is compressed to zero. In addition, this actuator has the advantage that it is electrically robust against variations in the power supply.     

横向磁通电机的三维磁场分析与计算

采用ANSYS有限元软件对横向磁通电机进行了三维磁场分析与计算,模拟了横向磁通电机定子铁心与磁体在不同相对位置下的磁密分布,找出了电机空载时定子轭部磁密的变化,求出了电机空载反电势,并绘制了相应的曲线,为横向磁通电机的优化设计奠定了基础。     

Rapid computer-aided design method for fast-acting solenoidactuators

This paper describes a general method for preliminary design of fast-acting solenoid actuators. Moving armature, drive circuit, and nonlinearities are modeled, as well as eddy currents for solid iron devices. The electromagnetic model is obtained by computing two magnetization characteristics corresponding to the extreme positions of the armature and a novel interpolation function for the intermediate positions. This function, characterizing the magnetic configuration of the actuator, is computed analytically and leads also to an analytical formulation of the magnetic force. In order to achieve extremely fast computation, eddy currents are modeled through a new type of electric equivalent network, derived directly from Maxwell's equations and taking into account the actual BH nonlinearities, moving armature, and device geometry. The method is demonstrated on a pot-core solenoid actuator and compares favorably with finite-element results and measurements     

一种新的变压器磁路到电路的转换模型及多种方法的统一

变压器的建模计算方法有两个关键点,一个是磁化曲线的表示,一个是磁路到电路的等值转换模型。针对第二个关键点提出了一种新的转换模型,把铁芯柱、铁轭、漏磁路径都等效成匝数为一次绕组的线圈,利用电流拆解方法表示各线圈的电流关系,利用磁通的连续性表示电动势的关系,从而得到与磁路等值的电路模型。该电路模型与对偶原理法得到的电路模型相同,并且该模型可以得到与统一磁路UMEC法相同的变压器铁芯动态自感和互感值,验证了所提新方法的正确性以及所提方法、对偶原理法、统一磁路UMEC三种方法的统一。最后给出计及变压器饱和特性的电磁仿真计算流程图。     

结构参数对筒形磁力联轴器磁转矩的影响

在假设磁转子的气隙远小于其轴向尺寸的情况下可忽略其边端效应,将磁力联轴器的磁场求解简化为二维平面磁场。借助ANSYS软件对磁力联轴器的磁场分布进行数值模拟,得到了不同磁转角下的磁力线分布和磁感应强度分布,并计算出对应的磁转矩,分析了内外磁体厚度、内外轭铁厚度、气隙及磁极数目对磁转矩的影响,以期对磁力联轴器的设计和应用提供有益参考。     

VB调用ANSYS与MATLAB软件在电磁力计算中的应用

介绍一种基于VB调用ANSYS和MATLAB软件进行电磁力计算的方法。借助VB的参数化输入界面,调用ANSYS参数化设计语言(APDL)编写的模型计算程序和MATLAB编写的绘图程序,将计算结果返回至VB界面,实现电磁力计算、分析的一体化运行。以分析短路脱扣器为例,证明了该方法在短路脱扣器设计中的实用性、优越性。     

长行程断路器操动用新型磁力机构

为实现高压断路器的同号开断,提出一种新型磁力操动机构,它可以以较小的体积来实现大行程操动的工作。在介绍了新型磁力机构的结构后对其进行数学建模并采用ANSYS进行磁力线、磁感应强度、磁力和静态保持力等的仿真。研制出小型试验样机,并对该小型样机的受力和运动速度进行测试。仿真和试验表明,新型磁力机构适用于长行程断路器的操动中。     

电磁阀铁心涡流损耗的解析解

为使磁路法计算电磁阀时能考虑磁路中磁场的不均匀分布及涡流问题，该文研究了电磁阀中磁场与涡流的分布规律。根据电磁阀的结构特点，将磁芯和磁轭分别按平行平面场和轴对称场近似处理。列出二阶偏微分方程，采用一维方法求解得到了磁场、涡流的解析表达式。将推导结果与均匀分布的磁场进行比较，给出了考虑磁场不均匀分布影响的修正系数。用这一方法对某一电磁阀进行了计算，结果显示其心铁中的磁场不均匀分布比轭铁中严重。