单标量磁位法在静态磁场数值计算中的应用

本文运用经典的磁荷理论，修正了简化标量位法的物理内涵，并在新的基点上建立了单标量磁位法在静态磁场数值计算中的有限元数学模型；然后分别以二维平行平面磁场和轴对称磁场 典型问题为算例，给出验证。计算结果表明，基于有限元的单标量磁位法是应用于静态磁场数值分析的理想方法。     

新型横向磁场电机的标量磁位三维磁场分析与参数计算

提出了一种新型横向磁场电机（TFM），定子采用E型铁心，可以大大降低加工难度和制造成本。但是，该电机磁路复杂，需采用三维场场进行分析。在三维有限元磁场中，如果对电流区域进行适当处理，采用标量磁位进行分析，与采用矢量磁位相比，可大大提高计算速度。对电流区域在三维磁场计算中的处理方法进行了推导，根据所推导的原理编制三维有限元软件，利用该软件对样机磁场进行计算。试验结果表明了该方法的正确性。     

变压器三维恒定漏磁场的数值计算

本文采用双标量位方法计算了17000kVA仿SSPL型电力变压器的三维恒定漏磁场.计算结果与实测值进行了比较,给出了对比曲线.还对装有磁屏蔽和无磁屏蔽的计算结果及漏抗的计算结果作了分新和对比.结果表明,在装有磁屏蔽时,用三维恒定磁场来计算变压器的漏磁是可行的.     

新型横向磁场电机的标量磁位三维磁场分析与参数计算

提出了一种新型横向磁场电机(TFM),定子采用E型铁心,可以大大降低加工难度和制造成本。但是,该电机磁路复杂,需采用三维场场进行分析。在三维有限元磁场中,如果对电流区域进行适当处理,采用标量磁位进行分析,与采用矢量磁位相比,可大大提高计算速度。对电流区域在三维磁场计算中的处理方法进行了推导,根据所推导的原理编制三维有限元软件,利用该软件对样机磁场进行计算。试验结果表明了该方法的正确性。     

有限元分析三维涡流场的A,,V—Ψ方法

本文建立了有限元分析三维涡流场的A,V-ψ方法的数学模型,讨论了标量电位V在涡流计算中的作用,详细推导了A,V-ψ方法的Galerkin有限元离散过程及系数矩阵的计算公式,并给出了矢量磁位A与标量磁位ψ间的耦合形式。最后用国际TEAM问题7验证了A,V-ψ方法计算三维涡流场的有效性。     

电流域标量处理法在横向磁场电机三维磁场分析中的应用

横向磁场电机具有电磁解耦、设计灵活、输出力密度大等优点,引起广泛关注.但是该种电机磁路复杂,需采用三维场分析.在三维有限元磁场中如果对电流区域进行适当处理,采用标量磁位进行分析,可以比采用矢量磁位大大提高计算速度.本文首先对任意形状的电流区域在不同坐标系下的一般处理方法进行了系统推导;然后,将该一般方法进一步应用于特殊情况下的电流区域,使得问题得到简化;最后,根据所推导的原理编制三维有限元软件,利用该软件对样机磁场进行计算,试验结果表明了该方法的正确性.     

电力变压器结构件损耗研究

文中首先介绍电力变压器漏磁场与涡流损耗问题研究计算的国内外研究状况,并论述了电力变压器金属构件上产生的漏磁问题及损耗问题的意义及目的。同时,针对文中在计算过程中遇到的难题给出相应的解决方法以及简化计算的相应实际假设。文中应用Comsol软件建立了大型电力变压器的数学模型及实际三维变压器有限元模型,并对大容量变压器的三维漏磁场进行了准确地计算,并提出一种基于双标量磁位的表面阻抗法,利用此方法分析计算了电力变压器的结构件如:拉板、夹件,油箱等这些部件上的漏磁以及涡流损耗大小和分布。并将仿真结果和理论值相比较,验证了这种基于双标量磁位的表面阻抗法在分析大型电力变压器的涡流损耗的真实有效性及分析计算结果的准确性。然后文中进一步将此方法用到一台容量为6300 kVA的大型电力变压器的漏磁场及涡流损耗分析计算中,分析其金属构件上的漏磁场及涡流损耗。     

任意充磁方向的三维永磁磁场的数值解法

给出了任意磁方向的三维永磁磁场的标量位与矢量拉结合的A－Ψ方法有限元离散格式,并以软件实现。以MRI主磁场永磁体的设计为例对使用A－Ψ方法和单独珍磁矢量位（A）算法与标量位（Ψ）算法进行了比较,计算结果与实测结果进行比较表明A－Ψ法为最佳。开发了集A、A－Ψ三种求解方法于一体的三维永磁磁场有限元计算软件包。     

时变电磁场场矢量解答的唯一性

本文在一定条件下,研究了采用矢量磁位和标量电位表述时,三维时变电磁场场矢量解答的唯一性;并以槽内载流导体的涡流问题为例,说明了保证二维正弦电磁场数值计算唯一解的方法.     

用双标量位法计算含永磁体的三维静磁场

本文在双标量位思想的基础上,建立了用双标量位求解含永磁体的三维静磁场数学模型和离散求解方法。通过对两种模拟永磁体磁效应时场的数学模型的比较,认为等效磁荷模拟永磁体磁效应更适合用双标量位计算含永磁体的三维静磁场。文中用有限元法、加权余量法和伽辽金准则对数学模型进行了离散化处理。并以两台容量不同的稀土永磁同步发电机为例,计算了其三维静磁场。由此得到的气隙基波磁通和漏磁系数与试验求得值均相吻合。     

三维开域涡流场A-V位有限元与边界元耦合分析方法

在A -V位和库仑规范的前提下 ,导出了三维涡流区域微分方程和自由空间积分方程在涡流区边界上的耦合条件。在此基础上 ,提出了A -V位的三维涡流场FE—BE耦合分析方法。对国际TEAM 2 1号问题B模型进行了计算 ,靠近线圈的钢板表面磁感应强度法向分量计算值与实测值基本一致。钢板内涡流分布趋势合理     

三维开域涡流场A—V位有限元与边界元耦合分析方法

在Ａ－Ｖ位和库仑规范的前提下,导出了三维涡流区域微分方程和自由空间积分方程在涡流区边界上的耦合条件。在此基础上,提出了Ａ－Ｖ位的三涡流场ＦＥ－ＢＥ耦合分析方法。对国际ＴＥＡＭ２１号问题Ｂ模型进行了计算,靠近线的钢板表面磁感应强度法向分量计算值与实测值基本一致,钢板内涡流分布趋势合理。     

电力变压器三维漏磁场及铁芯拉板涡流损耗的计算

应用双标量磁位的表面阻抗法计算了一台电力变压器的三维漏磁场,将计算的漏磁通密度和铁芯拉板的最高温升与测量值进行了比较,结果能满足工程设计要求。分析了铁芯拉板的宽度、开槽数及变压器负载电流对拉板涡流损耗的最高温升高的影响。     

线性瞬态涡流场定解问题中的法向边界条件与解的唯一性

电磁场初边值问题包括场的约束方程和定解条件。目前，许多文献使用含有磁感应强度法向分量边界条件的初边值问题来求解线性瞬态涡流场。对于涡流场的求解而言，这种初边值问题是否有唯一解，是一个基本的理论问题。该文使用反证法，利用非涡流区中的标量位函数，构造了功率积分表达式和能量积分表达式，引入了一个在整个场域有连续一阶偏导数的新函数，在此基础上，证明了含有磁感应强度法向分量边界条件的涡流场初边值问题有唯一解。作为应用，该文针对通有单脉冲电流的单匝圆环线圈平行放置在半无限大导体上方的瞬态涡流问题，用拉普拉斯变换的方法求出了导体中涡流密度向量的解析表达式。     

The reduced scalar potential in regions with permeable materials: Reasons for loss of accuracy and cancellation

Practical three‐dimensional magnetic field problems usually involve regions containing current sources as well as regions with magnetic materials. For computational purposes, the use of the reduced scalar potential (RSP) as unknown has the advantage to transform a problem for a vector field throughout the space into a problem for a scalar function, thus reducing the number of degrees of freedom in the discretization. However, in regions with high magnetic permeability the use of the RSP alone usually results in severe loss in accuracy and it is recommended to use both the RSP and the total scalar potential. Using an asymptotic expansion, we investigate theoretically the underlying reasons for this lack of accuracy in permeable regions when using the RSP as a unique potential. Moreover, this investigation leads to an efficient numerical method to compute the magnetic field in regions with high magnetic permeability. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

适用于舰船钢板地电流检测的新型磁场测量仪器设计

舰船钢板地电流的检测在国内还处于起步阶段,这与日益发展的地电流干扰研究不相符.基于地电流因集肤效应而分布于钢板表面,钢板表面磁场为面电流密度的近似结论,本文设计了一种适用于舰船钢板地电流检测的磁场测量仪器.专门设计的置位/复位电路及地磁和桥偏移电压补偿电路提高了系统性能的稳定性,增强了抗干扰的能力.该仪器为地电流干扰研究提供了一种有效的实验检测手段和验证方法,具有重要的工程应用价值.     

一种磁悬浮直线开关磁阻电机悬浮模块设计与分析

磁悬浮直线开关磁阻电机继承了直线开关磁阻电机的优点,结合有效的悬浮设计方案,在磁悬浮运输系统中具有一定的应用潜力。研究了磁悬浮直线开关磁阻电机的悬浮模块及其改进结构,分析磁场分布和磁路模型,在此基础上,利用有限元软件进行仿真,通过结果分析发现所提出结构具有天然解耦的结构特点,可以实现悬浮力控制和推力控制解耦以及悬浮力控制与动子前进位置解耦,通过线性调节悬浮电流即可线性控制悬浮力,使悬浮电流控制为标量控制,大大降低了悬浮控制系统的复杂性。此外,改进结构可以有效提高悬浮电流利用率,减小悬浮绕组损耗。     

三维涡流场有限元分析中的标量电位的研究

本文以三维涡流场有限元计算中所遇到的角点问题为突破口，分析讨论了标量电位在三维涡流计算中的作用，指出了消去标量电位以引入修改矢量位的前提条件。     

A study on the transverse edge effect of an eddy current brake with a solid steel secondary

The eddy current brake is a type of braking system used for railway vehicles. Because rail heating is a problem in this type of brakes, they have not been put to practical use in Japan. Therefore we proposed using a linear induction motor (LIM) for dynamic braking in the eddy current brake systems. In this paper, we investigate the transverse edge effect on an eddy current brake using an LIM with the solid steel rail as a secondary conductor. The objectives of this investigation are to clarify the transverse edge effect on a rail and to make it easier to determine the characteristics of such an eddy current brake. We find that the lateral surface of a solid steel rail must be considered as an electromagnetic overhang, and that the transverse edge effect of the rail is approximately the same as that of a simple U‐shaped steel plate or a wide, flat steel plate. These findings enable us to apply a simplified analysis method using a traditional modifying coefficient of the transverse edge effect, but from a new perspective. Because this simplified analysis method can easily evaluate the performance of eddy current brakes, it is useful in the early development stages of such brakes. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Construction and levitation guidance experiment of magnetic levitation system without gap sensors using inductance model of thin steel plates

Recently, the noncontact conveyance methods that are applied magnetic levitation techniques have been studied in many institutes. In this paper, from the view point of practical use, the authors construct a magnetic levitation system without using gap sensors which have been essential for the conventional magnetic levitation of thin steel plates. This system adopts both current sensors and Hall‐effect sensors in place of the gap sensors. In addition, we consider the peculiar inductance characteristics of magnetic levitation for a thin steel plate. Moreover, we conduct the levitation, guidance, conveyance and disturbance experiments.