水下航行器非接触式电能传输技术研究

针对海流扰动及水下航行器定位精确度有限的问题,提出了一种适用于基站和水下航行器之间进行电能传输的电磁耦合器—环型铁氧体磁芯式电磁耦合器。应用有限元方法分析系统的磁场分布,计算间隙变化下电磁耦合器漏感和励磁电感。建立了含有补偿电容的电磁耦合器等效电路,进一步分析海流扰动下系统的电压增益和效率。应用理论模型对电磁耦合器性能进行分析,分析结果表明,环形电磁耦合器具有稳定的电压增益及效率。制作微缩模型进行试验,试验结果表明,该耦合器适用于水下航行器的非接触式电能传输。     

基于RFID技术的嵌入式充电桩电磁耦合器设计

嵌入式充电桩电磁耦合器是实现充电桩的感应电能智能控制和传输的重要部件,设计充电桩设计的核心。通过对电磁耦合器的优化控制设计提高充电桩电能输入输出的稳定性。提出基于RFID技术的嵌入式充电桩电磁耦合器设计方法,进行嵌入式充电桩的充电原理分析和系统的总体设计描述。在平板式电磁耦合器基础上构建嵌入式充电桩电磁耦合器电能传输的拓扑结构,基于RFID无线射频识别技术进行嵌入式充电桩电磁耦合器的电路集成设计,采用自适应加权耦合控制进行嵌入式充电桩电磁耦合约束参量的优化控制,提高输出性能。实验结果表明,该系统具有较好的智能充电控制能力,对电动汽车的充电效率较高,提高了智能充电桩的电能传输效率。     

电磁耦合器矢量控制优化方法的研究

电磁耦合器矢量控制过程中对永磁同步电机耦合器的稳定性要求较高,一般的矢量控制很难满足要求,需要进行矢量优化控制。提出一种基于多目标粒子群优化的永磁同步电机的矢量控制优化算法,设计电磁耦合器和感应电能传输电路,构建控制参数约束模型,在控制目标函数中加入权重系数,通过控制不同目标的重要性,从而得到经过多目标粒子群优化后的目标函数,实现矢量控制优化,进行永磁同步电机的磁场分布仿真和电机效率仿真测试。仿真结果表明,采用该矢量控制方法进行永磁同步电机优化设计,提高对永磁同步电机漏感和励磁电感的计算精度,优化电机的电能传输效率,电磁耦合器可以在较大的负载范围内实现稳定的电压输出,具有较高的应用价值。     

永磁无刷直流电机的电磁耦合器优化控制研究

永磁无刷直流电机的电磁耦合器是实现感应电能传输的重要器件,通过对电磁耦合器的优化控制设计,提高电磁耦合器的稳定性和输出增益。提出一种基于优化粒子群算法的电磁耦合器优化控制方法,首先进行了永磁无刷直流电机的电磁耦合器的等效电路设计,构建电磁耦合器控制的约束参量模型,以输出电压增益、功率损耗与效率为约束参量构建控制目标函数,实现控制算法的改进,进行了永磁无刷直流电机的电磁耦合器的优化设计。仿真实验结果表明,能有效提高永磁无刷直流电机的电磁耦合的输出稳定性,电机输出的电流增益、电压增益与输出效率高于传统方法,展示了较好的应用价值。     

交流电磁阀三维温度特性仿真分析

电磁阀是一种常用的电磁电器,对其电磁机构的电磁场和温度场进行分析,对提高电磁阀各项性能指标很有帮助。提出了通过电磁热耦合的方式计算交流电磁阀稳定温度的思路,建立了交流电磁阀三维有限元模型,由电磁场仿真计算得到电磁机构各部件功率损耗,再由热场仿真模型计算电磁机构的温度场分布,通过实验验证了仿真模型的有效性。同时,分析了匝数、线径、磁轭厚度、包封层厚度、材料特性等参数对电磁阀温度分布的影响,为电磁阀优化设计提供了参考。     

盘式磁力耦合器的解析计算方法

磁力耦合器与异步电动机的工作原理相同,本文基于异步电机的设计方法对磁力耦合器展开分析。将铜盘看作足够多导体并联而成的笼型转子,并将所有参数均折算到转子侧。通过对COX35型磁力耦合器的电动势、电磁转矩和轴向力的分析,结果表明该方法可以较好地满足工程计算要求,具有分析简便、概念清晰和精度较高的特点,解决了磁力耦合器的计算难题。     

海洋浮标非接触电能传输电磁耦合器设计

海洋浮标是海洋监测系统的重要环节,而电能供给问题是海洋浮标系统能否实现对海洋环境实时监测的关键,为了解决海洋浮标系统供电难的问题,提出一种基于电磁耦合原理的非接触电能传输系统的新结构。该结构将固定海洋浮标用的钢缆和传输电能用的电缆分开,用一个和钢缆线平行的电缆环专门用于电能传输。并对电能传输系统的核心部件电磁耦合器进行了设计,选择了磁芯的材料,并利用磁芯几何常数对磁芯的结构参数进行了计算,确定了磁芯的型号,最后计算了绕组匝数。实验表明,系统传输功率达到了22.8 W,总体效率57%,实现了非接触电能的小功率传输,对解决海洋浮标的电能供给问题具有一定的实际意义。     

盘式永磁涡流驱动器的电磁-温度耦合 解析模型

提出盘式永磁涡流驱动器的电磁-温度耦合解析模型,用于进行电磁场解析计算和温度场分析。首先,基于分离变量法建立三维电磁场解析模型用于计算磁场分布,推导转矩和涡流损耗表达式。然后,将涡流损耗作为热源,基于等效热网络法建立温度分析计算模型。电磁-温度耦合解析模型的计算是考虑材料电磁和温度特性随温度变化,通过温度迭代过程实现的。最后,利用该文提出的电磁-温度耦合解析模型,分析转矩、涡流损耗、永磁体和铜盘温升随负载的变化,并分析结构参数对转矩的影响。将解析模型结果与有限元和实验结果进行对比,证明解析模型的合理性和正确性。     

电磁耦合器的等效电路

电磁耦合器是第三代变速恒频风力发电机组——调速型同步发电机组的关键部件,它本质上是一台定、转子都能旋转的异步电机。通过频率归算和绕组归算.推导了电磁耦合器的等效电路,并且用等效电路分析了电磁耦合器的能量关系和电磁转矩表达式。从理论上证明了通过调节气隙旋转磁场的幅值和转速,可以有效调节电磁耦合器传递的转矩和输出的机械功率。     

温度影响下的开槽盘式磁力耦合器调速特性

针对温度影响下盘式磁力耦合器调速问题,以一台6对极16槽的开槽盘式磁力耦合器为研究对象,基于矢量磁位法,结合修正三维端部效应的卡特系数并考虑温度对永磁体剩磁的影响,依据磁力耦合器轴向介质不同与导体盘轭铁和铜导体交替排列的结构,推导出其整体的电磁转矩公式。再分别建立恒转矩负载、二次方率负载和恒功率负载工况下的调速关系解析模型。通过有限元模拟分析,确定了不同温度、不同气隙下的开槽盘式磁力耦合器在3种不同负载工况下的调速范围与调速特性。最后,搭建试验平台进行调速性能试验,将不同负载工况下磁力耦合器电磁转矩与输出转速的理论、仿真、实验值三者进行对比,结果表明理论模型有较高的准确性,为开槽型磁力耦合器在调速系统中的智能调控提供了理论依据。     

耐高冲击继电器的研制

通过对继电器典型的平衡旋转式结构和特殊性能指标的分析,结合试验和相关数据计算,获得了一种理想的耐恶劣环境的小型密封直流电磁继电器。     

轴向磁通调速磁力耦合器漏磁系数分析计算与试验研究

针对有限元法求解漏磁系数不易把握、模型的建立和处理耗时等问题,应用区域划分法对磁力耦合器的漏磁导进行计算,进而克服了磁力耦合器漏磁系数难以估计所带来计算结果偏差大的问题。在分析了轴向磁通调速型永磁磁力耦合器结构的基础上,对磁力耦合器的主磁路径及漏磁路径进行划分;采用磁路法全面考虑了磁力耦合器内部三种不同漏磁路径;对磁力耦合器样机漏磁系数及电磁性能进行了计算;采用有限元方法进行了仿真分析,并设计制造了一台样机,最后搭建试验台进行了试验。仿真结果和试验结果都验证了解析计算方法的正确性和可行性,为后期该类产品的设计提供了参考。     

磁场与温度场结合计算绕组热点温升的方法

根据油浸自冷式变压器实际运行工况,通过电磁分析软件Mag Net计算出绕组漏磁分布,并计算出绕组的实际损耗分布。对变压器进行磁热耦合计算,确定绕组最热点位置及温度,并通过光纤光栅温度监测系统验证计算结果。     

基于无光耦反激变换器的LED驱动电源设计

传统的采用反激变换器作为主电路的LED电源中,为了实现恒流控制及输入和输出的隔离,需要通过光电耦合器把副边信号反馈回原边进行电路控制。但是光耦的体积大,且工作时电流传输比容易受到温度的影响,为了减少电路器件,降低温度对电路的影响,本文采用基于原边控制的无光耦反激变换器作为电源主电路。由于没有光电耦合器,降低了成本,减小了电源的体积,提高了功率密度,降低了温度对电源的影响。此电源能实现LED的亮度控制,并且能通过恒压控制实现LED的开路保护。     

实现热工模拟信号光电隔离的方法及分析

探讨了光电耦合器的传输特性，介绍了利用光电耦合器实现对模拟信号隔离的几种方法，分析了各种方法的特点和适用范围。     

高速无接触式电磁耦合器的磁场计算及实验研究

在所研制的高速旋转设备中需要用到一个耦合器,完成高速状态下二段机械轴的耦合与分离。设计了一种新型的无接触式电磁耦合器,以电磁线圈作为控制输入,便于实现自动控制,具有非接触、低噪声、自动过载保护等特点。利用Ansoft软件进行了建模和磁场计算,研制了样机并完成了实验测试,实验结果证明该新型电磁耦合器原理是正确的,具有很好的工程实用价值。     

近场通信天线场分布特性仿真

近场通信是基于无线射频技术发展起来的一种近距离无线通信技术。针对目前无法满足移动终端大容量、高效率的数据传输要求的问题,主要通过近场耦合的方式实现高速通信的方法,本文建立了天线耦合器近场特性分析的FDTD计算模型。采用调制高斯脉冲馈电,通过FDTD方法进行仿真,详细分析了在不同位置坐标处的时域波形和对应频谱,同时将不同形状的电磁耦合器进行比较从而得到最优化模型。这一研究结论对高速近场通信天线的设计具有一定的参考价值。     

电动汽车无线充电磁耦合器设计及其损耗分析

针对电动汽车(EV)无线充电中磁耦合器损耗的问题,研究了双LCC复合谐振补偿电路的EV无线充电方法。通过分析影响电能传输效率的因素,对磁耦合器进行漏磁场屏蔽仿真和损耗分析,设计了高效率的磁耦合器。在EV160电动汽车上进行了实验,输入功率3.7 kW,磁耦合器传输效率95.4%以上,整机最大传输效率87.2%,最小传输效率68.4%,有效降低了漏磁场产生的涡流损耗,提高了传输效率。     

基于电磁-热耦合模型的架空导线温度分布和径向温差的计算与实验验证

为了得到架空导线的径向温度场分布,以LGJ240/30 mm²导线为例,建立了架空线径向截面电磁-温度耦合场控制方程,采用有限元分析软件,对导线截面电磁场分布以及温度分布进行迭代计算。基于计算结果,探究了电流密度分布以及径向温度分布的规律和成因。通过设计并搭建室内大电流实验平台,对仿真计算结果进行了验证。在自然对流情况下,导线钢芯温度、铝层温度以及铝层表面温度平均误差仅为1.72%。结合IEEE Std 738-2012自然对流下径向温差经验公式,比较了所建模型的准确度。对比结果表明:计算导线径向温差时,考虑集肤效应的热源分布以及空气间隙的热传导作用,计算结果误差较小。     

小型密封电磁继电器的反力特性计算

所计算的小型密封电磁继电器采用双线圈的电磁系统,衔铁为平衡旋转式,复原系统为弹簧。图1为该继电器的电磁系统结构示意图。