永磁调速器的涡流场分析

永磁调速器是一种新型的可调速节能设备,安装在电机和负载之间,采用电磁耦合原理,通过调节耦合面积控制转速。先结合电磁场的相关理论,建立瞬态涡流场的数学模型。然后,对永磁调速器进行静态磁场分析,得到静态时铜转子中的磁通分布与磁感应强度。最后,通过运动涡流场的有限元仿真,分析涡流场的形成机理与部分影响涡流场的因素,为永磁调速器的承载能力提供理论依据。     

筒式永磁调速器的磁场分析与特性研究

永磁调速器通过调节永磁转子和导体转子的相对位置来实现离心式负载速度的调节和电机的节能,是一种新的调速设备。为了深入研究筒式结构永磁调速器的磁场及机械特性,基于三维运动涡流场,建立了筒式永磁调速器的有限元模型,并对其磁场进行了瞬态分析,得出了筒式永磁调速器的磁场和涡流分布情况,以及输出功率和转矩随转差率和啮合面积的变化曲线。分析结果与试验结果的对比验证了有限元分析方法的正确性。     

轴向啮合永磁联轴器涡流场分析和传动特性研究

介绍了可调速轴向啮合永磁联轴器的特点和无机械接触转矩传递机理。基于三维运动涡流场,建立了单铜套型永磁联轴器的有限元模型,对其磁场和涡流场进行分析,得出筒式永磁联轴器磁场和涡流场的分布规律并分析了磁极数、永磁体厚度、铜套厚度及气隙厚度等设计参数对涡流密度的影响。进一步分析了永磁场及涡流场之间耦合力分布,解决筒式永磁联轴器径向力不均衡问题。选择四组不同结构参数进行双筒型永磁联轴器样机试制及试验测试,试验结果与仿真结果对比验证了有限元分析与传动特性研究方法的准确性。     

电磁悬浮式微驱动器的有限元分析研究

设计了一种新型的多点峰值磁场相互作用的电磁悬浮式微驱动器,解决了悬浮驱动力与横向力相互耦合的问题,有利于调节悬浮体的运动姿态.通过对悬浮力关于输入电流、气隙高度做单一因素参数化有限元分析和联合参数化有限元分析,得到了微驱动器有限元特征参数关系曲线.通过实验测试,得到的实验特征参数关系曲线与理论特征参数关系曲线和有限元特征参数关系曲线吻合一致,表明了所设计的微驱动器的可行性.     

永磁调速器磁场分析及转矩的影响研究

永磁调速器是一种利用涡流效应传递扭矩,通过调节耦合面积调节转速的新型节能调速设备。为了提高现有永磁调速器的输出转矩,对径向永磁调速器的磁场和输出转矩进行了分析研究。在电磁场理论和贝塞尔函数的基础上建立了数学模型,得到了导体上涡电流密度的影响因素。利用Ansoft Maxwell软件对永磁调速器输出转矩进行动态仿真,得到了气隙、导体形状、磁极对数、转速差与输出转矩的影响关系。通过对永磁调速器耦合长度进行实验,验证了仿真分析的可靠性。为永磁调速器的结构优化提供了理论依据。     

径向永磁调速器磁极布置对电磁场及转矩的影响研究

径向永磁调速器是一种节能高效环保的调速设备。根据径向永磁调速器的工作原理采用理论方法对其进行电磁场分析,同时运用ANSYS软件建立径向永磁调速器的二维有限元模型,并利用其电磁场分析模块求解出按照不同磁极布置的径向永磁调速器的涡流分布及其相关的电磁场参数值,验证了其理论分析结果的正确性。同时通过转矩/转差测试实验进一步分析了不同磁极布置对径向永磁调速器输出转矩的影响,得出了按照异极排列的径向永磁调速器更能充分的利用工作磁场,使其输出转矩更大,效率更高,为径向永磁调速器的优化设计提供了理论依据。     

轴向混合磁悬浮轴承磁场与控制研究

采用有限元法对轴向混合磁悬浮轴承的磁场进行分析,应用三角剖分单元建立了磁悬浮轴承模型,在泛函分析基础上归纳出了磁位势的计算方程。根据所建模型,分析了永磁偏置磁场的磁通与磁感应强度分布特点、研究了电流控制磁场独自存在时的磁通分布和磁感应强度分布规律,描述了磁场力与控制电流的关系曲线。进而深入解析了永磁偏置磁场和电流控制磁场叠加条件下的磁通与磁感应强度分布特点,并得出磁场力与控制电流的关系。     

大功率永磁涡流联轴器结构参数对传递特性的影响分析

阐述了永磁涡流联轴器的结构和工作原理,针对所研究的大功率永磁涡流联轴器,建立了其等效磁路,并利用磁阻法对联轴器转矩进行了计算,得到了结构参数（铜盘厚度、导磁盘厚度、气隙长度、永磁体厚度、永磁体数量、相对转速）与转矩的关系。运用Ansoft Maxwell软件得到了联轴器的磁场及涡电流的分布情况,分析了结构参数对转矩和轴向力的影响。     

基于磁热耦合仿真的筒式永磁调速器散热研究

针对筒式永磁调速器长时间运转发热严重的问题,利用磁热耦合分析方法,建立磁场、温度场分析的数学模型和有限元模型,通过Maxwell 3D和Steady-State Thermal模块联合仿真,得到铜环、永磁体温度场分布情况。通过对散热片进行优化仿真,显著降低了铜环和永磁体的最高温度。     

永磁涡流调速器传动性能分析与正交实验优化

以一台双盘式永磁涡流调速器为研究对象,理解了永磁涡流驱动机理,建立了三维瞬态磁场有限元模型。仿真结果表明:导体盘上三维磁密集中区域形状与永磁盘中永磁体形状几乎相同,磁密集中区域数目与永磁体极数相同;轭铁区域内的三维磁场分布为辐射带形状,磁密值高低区域相邻布局,导体盘上产生了与永磁体数目相等的涡流回路,相邻涡流区域涡流方向相反,中间部分涡流密度较低,相邻涡流回路交界处即正对应于永磁体处的涡流密度最高,平均转矩与转差呈现递增规律,两者之间线性数学关系非常显著。运用正交实验方法研究表明:在实验约束条件下因素主次顺序依次为磁极数、永磁体宽、永磁体长、永磁体厚,确定了永磁涡流调速器关于永磁体的最佳参数方案。结果表明:较原结构平均转矩提高了14.2%,转矩密度提高了18.0%,永磁体材料减少了3.2%。     

涡流效应影响高速运动钢管磁化的仿真研究

根据楞次定律,在高速漏磁检测过程中钢管与轴向磁化线圈发生轴向相对运动时将产生涡流效应。涡流磁场与原磁化场叠加后影响钢管磁化状态,最终影响到高速漏磁检测结果的一致性。为分析高速漏磁检测中涡流效应对钢管全长磁化的影响,将原磁化场矢量分解轴向分量和径向分量并根据楞次定律建立钢管内部涡流分布方程,并获得感应涡流磁场在钢管中的空间分布。分析涡流磁场叠加于原磁化场之后对管头、管体和管尾处磁化状态的影响,发现管头涡流磁场与原磁化场方向相反,涡流效应具有抑制钢管磁化作用;管尾处两者方向相同,涡流效应具有增强磁化作用;涡流效应对管体磁化基本没有影响。通过有限元法分析钢管运行速度与涡流密度的关系,并进一步研究涡流效应对钢管管头、管体和管尾磁化状态的影响,为钢管全长一致性评价提供参考依据。     

轴向磁化双永磁环悬浮轴承静态磁力的研究

永磁悬浮轴承由于结构简单且不需要复杂的位置控制系统而具有相当的应用价值。基于永磁材料的线性退磁曲线,通过对双永磁环的磁路分析,利用间隙磁导的拟合计算公式,采用虚功原理法得到双永磁环轴向静态磁力的解析模型,该解析模型可以计算不同内外径的双永磁环悬浮轴承的轴向静态承载力,并设计了测量双永磁环间隙与磁力关系的实验装置,实验结果表明,永磁环磁力解析模型的计算值和实测值吻合较好,该方法能较好的计算出双永磁环悬浮轴承的静态承载力。     

利用复合激励的无盲点管道裂纹漏磁检测新方法

管道是石油和天然气工业的重要组成部分,而轴向裂纹是管道安全运营的重要隐患。传统的漏磁检测技术(MFL)对管道中轴向裂纹的检测灵敏度不高,从而形成检测盲区。本文提出了一种利用复合激励的MFL检测新方法,可实现对轴向和周向缺陷的同步检测。首先,利用U型磁轭对管壁进行交直流复合磁化;直流磁化场直接作用于周向裂纹并形成有效的MFL检测信号,而交流磁化场则在管壁内形成垂直于磁化方向的均匀涡流场;当该涡流场受到轴向裂纹干扰时,将形成二次感生磁场的扰动,因此,新方法通过对管壁表面的漏磁场及二次感生磁场检测,同时获得周向和轴向两个方向的探测能力;最后开展仿真和实验,并分析了新方法中作用于轴向和周向裂纹的磁化场、涡流场和二次感生磁场的分布。结果表明,新方法只需通过一次扫描,即可以获得缺陷的轴向和周向特征,实现了对裂纹的无盲点检测。     

调磁式异步磁力联轴器三维气隙磁场研究

针对一台14对极21个调磁极片的调磁式异步磁力联轴器,为研究其气隙中永磁磁场与调制磁场的空间分布规律,利用有限元模拟的方法,得出静态与瞬态下三维气隙磁场的分布及周期性;基于等效面电流法,采用Matlab软件进行离散化编程求解,得到外气隙永磁磁场沿径向、周向及轴向的三维空间分布及周期性;采用多维高精度数字化测磁装置对联轴器的永磁磁场及调制磁场进行两种不同方案的三维测量。结果表明,永磁磁场与调制磁场均呈现周期性分布,其周期数分别为14、7;瞬态下气隙磁场的磁感应强度幅值大于静态时的幅值;气隙磁场存在端部效应,气隙磁场径向与周向分量的端部磁场小于中间磁场,轴向分量则相反;测量结果与模拟结果、解析结果具有很好的一致性。     

磁致伸缩效应在圆管中激励纵向导波的理论和试验研究

分析了导波在圆管中传播的模态,探讨了在圆管中激励纵向导波的磁致伸缩作用力模型。纵向导波由平行于圆管轴向的磁致伸缩力的作用而产生,磁致伸缩力除与被检测材料的特性有关外,主要取决于设置的静态偏置磁场和交变磁场的耦合作用。根据该模型设计了在圆管中激励纵向导波的磁致伸缩传感器,试验中获得了纵向导波,并通过磁致伸缩传感器对圆管分别作用不同的静态偏置磁场和交变磁场,试验研究两者对激励的纵向导波的影响。结果表明：作用于圆管上的静态偏置磁场与激励的纵向导波幅值呈抛物线关系,在低偏置磁场作用下,纵向导波幅值随着偏置磁场的增加而增大,在高偏置磁场作用下,纵向导波幅值随着偏置磁场的增加反而减小。导波在圆管中传播时,存在多模式和频散特性,交变磁场大小与激励的纵向导波幅值之间呈非线性关系。     

多倍捻锭子轴向磁力传动计算及其有限元分析

多倍捻锭子利用磁场作用力传递转矩,它的结构参数、永磁体分布影响磁力的大小变化,因此需要进行轴向磁力计算。针对轴向磁力传动结构,由经验求解法和等效磁荷原理建立磁力计算数学模型,采用有限元分析软件,通过仿真与计算,探讨磁力线、磁感应强度和磁场强度分布,研究不同计算方法时的磁转矩值,为轴向磁力传动结构优化设计和磁路分布提供依据,具有重要的实际应用价值。     

调制式永磁齿轮气隙磁场及转矩分析计算

针对有限元法(Finite element method,FEM)计算调制式永磁齿轮的气隙磁场及转矩时,计算机资源占用率过高且结构参数优化周期较长等缺点,采用"场"、"路"结合的分析方法,建立适于计算机建模的气隙磁场及转矩的数学解析模型。根据恒定磁场中的标量磁位理论,通过求解不同边界条件下的微分方程,获得调制式永磁齿轮中高速永磁圈在无调磁环状况下的气隙磁场数理模型;将引入调磁环后所产生的调制效应表示为等效磁路中的气隙磁导,进而获得调制函数,并以此建立高速永磁圈在有调磁环状况下的气隙磁场数理模型;再将低速永磁圈中的永磁体等效为电流模型,并根据电流在磁场中所受的洛仑兹力进行转矩建模。经算例计算表明,所建模型与FEM计算精度相当,但速度更快,且适于计算机程序化,易于实现调制式永磁齿轮的结构参数分析与优化。     

整体双层盘式永磁涡流联轴器及其转矩特性分析

基于对传统单层盘式永磁体涡流联轴器的磁路分析,设计了一种整体双层盘式永磁体涡流联轴器。该联轴器将两个单层盘式永磁涡流联轴器的永磁体以N-S对应的方式安装到一块背铁的正反面上,减小了背铁磁阻在磁路中带来的损耗,提高了永磁体的磁能利用率,增大了转矩。通过等效磁路法建立该结构的数学模型,并与有限元法仿真模型相结合,综合分析了其转矩特性。搭建了该永磁涡流联轴器的样机,通过实验验证了上述分析的可靠性。结果表明：所建数学模型准确,并且该联轴器的转矩相对于传统永磁涡流联轴器转矩有较大提高。