仿生凹坑型吸盘设计与试验

为了提高吸盘的吸附性能,基于水蛭吸盘表面存在的凹坑形态,运用仿生学原理,在常规吸盘表面设计凹坑形态,使吸盘工作表面存在多个小型吸盘,提高吸盘的吸附性能。运用部分正交多项式回归分析,探究凹坑形态的直径、单排凹坑数量及排间距对吸盘吸附力的影响。试验表明,不同凹坑的形态参数对吸盘吸附力具有不同的影响效果,当凹坑直径为1.5 mm、单排凹坑的数量为40个及排间距为4 mm时,仿生吸盘在基底表面的吸附力为49.54 N,相对于标准吸盘在基底表面的吸附力提高49.21%。建立设计因素与评价指标间的数学回归模型,确定对吸盘吸附力影响的显著性主次顺序为排间距、凹坑直径、单排凹坑数量。仿真分析表明,工作表面存在的凹坑形态改变了吸附时吸盘表面接触压力及摩擦应力的分布,并且仿生吸盘工作表面的摩擦应力和接触压力均大于标准吸盘,增大了仿生吸盘在基底表面的吸附力。     

田口法在内置式永磁同步电机优化设计中的应用

结合田口法和有限元软件对一"U"型转子磁路结构的内置式永磁同步电机(IPMSM)的气隙长度、永磁体尺寸及永磁体位置等相关参数进行优化设计,使铁耗、转矩脉动、单位质量永磁体产生转矩等性能最优。首先,根据所选取优化参数的个数及各参数的水平数建立田口实验正交表,对正交表中各次实验进行有限元仿真;然后对仿真结果进行平均值与方差的分析,评估优化参数对各性能指标的影响以及影响所占的比重,得到最佳优化方案;最后,对最佳优化方案进行有限元仿真,仿真结果与优化前电机比较,各性能指标得到很大的提升,验证了田口法在IPMSM优化设计中有效性。     

大型磁悬浮地球仪结构设计及磁场分析

研究和设计了大型永磁电磁混合磁悬浮地球仪系统的较优磁路结构, 采用动力学分析与磁悬浮理论相结合的方法, 建立了系统数学模型, 设计了3种结构, 并进行ANSYS有限元仿真分析和比较, 对其中两种结构的磁悬浮地球仪进行了实验验证.结果显示较优结构的磁悬浮地球仪能稳定悬浮, 另一种结构的地球仪则不能稳定悬浮.实验证实了大型永磁电磁混合磁悬浮地球仪结构理论设计的正确性.     

基于田口法的永磁同步电机转子优化设计

为降低永磁同步电机在高速运转过程中存在的振动和噪音问题,本文以转子磁钢的极弧系数、磁钢厚度和定转子之间气隙径向距离为优化参数,采用田口优化算法对永磁同步电机转子进行优化设计,建立正交实验矩阵,利用ANSYS Electronics Desktop电磁仿真软件进行有限元仿真实验,在保证效率不降低的前提下,优先选择齿槽转矩和转矩脉动最低的参数组合。仿真结果表明,优化后与优化前相比,齿槽转矩降低了27.5%,转矩脉动降低了17.2%,效率提高到96.959 4%。与传统全水平正交优化方法相比,该设计节约了优化实验的次数,减少了优化设计所需要的时间,提高了优化效率。说明田口优化算法在电机优化设计中具有可行性和实用性。该研究对实际电机设计具有理论指导意义。     

Φ273管道的电磁励磁仿真模型分析与实验方法

针对永磁磁路优化及仿真模型不准确的问题,提出了一种以直流电磁铁为励磁源的仿真模型,分析在不同磁路特征下直流电磁励磁的磁化效果.利用COMSOL有限元分析软件建立Φ273管道电磁励磁模型,对管道缺陷特性进行分析.搭建Φ273管道漏磁内检测永磁励磁实验平台.结果表明:直流电磁铁与永磁体作为励磁源具有相同的磁场特性,电磁励磁仿真模型可以准确描述永磁磁路,为永磁磁路的优化设计及直流电磁励磁在管道缺陷检测的工程应用提供理论依据.     

基于Ansoft的高速永磁无刷直流电机磁场有限元分析

基于Maxwell二维瞬态磁场分析理论,依据给定的技术指标,运用RMxprt快速确定电机电磁及结构设计方案,并导入Maxwell中建立二维有限元仿真模型,基于场路耦合有限元法对电机的机械特性和效率进行了仿真分析,仿真结果精确地反映了高速永磁无刷直流电机的启动过程,为电机的优化设计、减少转矩脉动、提高启动转矩提供了理论依据。     

基于响应面法的轴向磁场永磁记忆电机多目标优化设计

针对新型轴向磁场永磁记忆电机的结构优化问题,采用响应面法对电机进行优化设计.通过电磁性能方程和正交实验,初步分析了电机关键参数的影响.为了有效地设计该电机,初步选取了软磁占比、转子极数、气隙长度三个影响因素作为正交试验的设计因子,再采用响应面优化方法,将所选的感应电动势、感应电动势的总谐波畸变率和齿槽转矩三个性能作为优化目标.使用有限元软件Ansoft Maxwell和响应面设计软件Design Expert建立响应面实验,得到电机的不同影响因素组合模型下的仿真参数和拟合曲线.本文结合不同的优化方法,以满足具体的设计要求,理论分析和实验结果都验证了所提出的电机和优化方法的可行性和有效性.通过对试验数据分析对比,得出了优化方案,结果表明:优化设计之后的电机在缩减了永磁材料成本的情况下,还保证了比原电机更优的感应电动势、更小的感应电动势总谐波畸变率和齿槽转矩.     

双转子永磁电机内部磁场耦合问题的研究

双转子永磁电机（DRPM）内外电机磁场之间存在着耦合,通过改变定子厚度可以改变内外磁场之间的耦合关系,实现内外电机的磁场解耦。分析了电机内部磁路结构,利用等效磁路法对电机气隙磁密进行了计算,通过有限元分析软件,建立仿真模型并进行仿真计算。通过对不同尺寸的计算结果分析得出永磁体充磁方向相反时内外电机磁场互不干扰的定子轭部厚度值。达到了优化电机结构的目的,为双转子电机的进一步优化设计奠定了基础。     

磁流变液阻尼器的磁路有限元分析与优化设计方法

对磁流变液阻尼器提出了基于磁路有限元分析的优化设计方法.首先运用HT 100G型数字特斯拉计对自行研制的2T-M R阻尼器进行现场磁感应强度实测,获取了不同电流工况下阻尼器内外筒间隙处的磁感应强度实测值.然后,运用专业磁场分析软件对2T-M R阻尼器的工作磁路进行了有限元分析,并将试验结果与仿真结果进行了比较.分析结果表明,有限元方法的计算值与实测值非常接近,验证了仿真方法的可靠性.最后,运用该仿真方法对不同材料,不同结构参数的阻尼器进行了优化设计.     

基于正交试验的发动机定位力改进分析

针对双元动力发动机存在的结构复杂和非线性磁路难以建立精确优化模型等问题,本文基于正交试验,对永磁活塞机械电力发动机定位力进行改进分析.研究了永磁体沿磁化方向长度、气隙宽度、齿槽槽宽对定位力的影响,利用正交试验法对各参数进行优化,并以定位力幅值最小为目标,得到发动机电动力结构的最优尺寸,同时对仿真结果进行极差分析,得到主...     

一种新型转子磁体永磁偏置混合磁轴承

为了克服现有混合磁轴承具有的缺陷 ,提出一种新型转子磁体永磁偏置混合磁轴承的结构设计方案 ,并用等效磁路法对该混合磁轴承的磁路进行了分析 ,讨论了最大承载力和最大起浮力的计算方法 ,给出了样机混合磁轴承的设计结果并进行了样机试验 .理论分析和样机试验表明这一新型混合磁轴承结构简单 ,性能优良 .     

磁悬浮人工髋关节的模型设计及其磁力计算

磁悬浮人工髋关节是一个全新的概念,提出了理想的磁悬浮人工髋关节模型的磁悬浮力应满足的理论要求———悬浮台阶曲线,另一方面为了验证磁悬浮人工髋关节研制的可行性,辅助其设计,需要进行磁力计算。介绍了永磁体磁场有限元计算的基本理论,并着重介绍了其中的矢量磁位法。大型通用有限元计算软件ANSYS正是基于这些理论来计算磁场及相关物理量。通过具体实例,验证了ANSYS磁力计算的有效性,并借助ANSYS这一方便有效的工具完成了磁悬浮人工髋关节的设计和其磁悬浮力的计算,总结了一些具有意义的经验和规律。     

超强磁破甲弹磁头装置的磁路设计

介绍了超强磁破甲弹磁头装置的工作原理.通过对磁头装置的磁路设计,提出了磁头装置的工作点应选在有用回复能最大的位置上,并给出磁力计算方法和公式.     

一种Halbach阵列永磁轴承的磁力模型研究

为了解决Halbach阵列永磁轴承的磁力数学模型比较复杂的问题,基于分子电流法建立Halbach阵列永磁轴承径向磁力数学模型.通过公式计算及有限元仿真,分析Halbach阵列永磁轴承径向磁力解析式中各主要参数与径向磁力的关系.结果表明,Halbach阵列永磁轴承的径向磁力随着单元磁环厚度的增加而增大,但是增加到某一厚度后,磁力增大变缓,最后趋于某个特定值;Halbach阵列磁体径向承载力的解析式计算结果相对有限元软件分析结果的误差约为5%.理论研究与仿真结果表明,Halbach阵列永磁轴承的磁力数学模型具有直观的特点,可进行磁轴承优化设计.     

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%.     

永磁感应子式步进电动机的场路结合计算法及其工程合理性

永磁感应子式步进电动机具有轴向和径向磁路，结构比较复杂，采用场路结合的计算方法比较有效．文章介绍了场路结合计算法的基本概念，采用二维磁场有限元计算法分析了场路结合法中的关键模型“齿层单元”的工程合理性．计算分析表明。采用场路结合计算法，数学模型简单实用。并能满足工程计算精度的要求．     

骡坪隧道围岩参数的智能反分析研究

基于有限元理论、正交设计和人工神经网络建立了新的隧道围岩物理力学参数智能反分析方法。按照正交设计和均匀设计要求选取不同物理力学参数,用ANSYS有限元程序计算得出相应的神经网络分析样本;进行网络训练和网络结构及学习参数优化;利用现场监测数据,对骡坪隧道围岩物理力学参数进行神经网络反分析,分析结果满足精度要求。     

强磁场下永磁机构的优化设计及磁力分析

以魔环安装完毕有效区内产生最大平均磁密为优化目标,在对强磁场下永磁材料磁特性精确模拟的基础上,将遗传算法与有限元分析及Preisach磁滞模型三者结合起来,对魔环内部软磁材料的结构进行了优化设计.将优化结果用传统简化方法(电流片等效法)进行验证,以证明其正确性,并用Ansoft Maxwell软件设计出合理的魔环纵向长度及魔环安装的初始位置,分析了魔环安装各步所受的静磁力情况,为魔环的安装提供了必要的参数.