基于有限元分析的圆纬机选针电磁阀参数设计

选针电磁阀是电子提花圆纬机的关键部件。为了提高该电磁阀在工作过程中的性能,利用Ansoft Maxwell软件建立了电磁阀的3D模型,并对该模型进行了电磁场有限元分析。针对电磁阀的线圈安匝数、永磁体材料等级及铁芯直径这三个设计参数对电磁阀性能的影响,利用正交实验设计法进行了对比。仿真分析结果表明,当永磁体组件在一侧极限位置时,永磁材料的等级对电磁力的影响最大,线圈安匝数对电磁力的影响最小;而在中间位置时线圈的安匝数对电磁力的影响最大,铁芯直径对电磁力影响最小。结合电磁阀的实际结构,得到了电磁阀的优化设计参数,线圈安匝数102安匝,永磁体使用N48H,铁芯直径2.5mm。     

多极双余度电磁铁特性分析

针对现有多余度电磁铁存在的问题,提出了一种新型电磁铁,采用6个线圈和铁心的多极双余度电磁铁。基于Ansoft/Maxwell仿真建模平台,建立多极双余度电磁铁模型,并探讨不同线圈分布对电磁铁性能的影响。仿真结果表明,通电后,电磁铁的电磁力和电流随时间逐渐增大。当电磁力克服施加在动衔铁上的弹簧力时,动衔铁开始运动,气隙减小,此时电磁力增加速度变快,而电流却减小。当动衔铁运动到终点位置时,不再运动,而电流和电磁力继续增大。对于文中3种不同线圈分布的电磁铁,第一组吸合最快,第二组次之,第三组吸合最慢。     

基于Ansys-Maxwell的高压开关操动电磁铁优化和仿真

高压开关操动电磁铁是连接设备控制系统和机械系统的关键元件,对其进行设计优化十分必要。根据用户实际需求,以现有产品为例,分析电磁铁线圈布线结构,在既定线圈功率和线圈尺寸的前提下,给出线圈安匝数的最优化设计方法;并应用有限元仿真软件Ansys-Maxwell,分别对电磁铁的不同衔铁半径和衔铁端面结构方案进行参数化仿真计算,比对仿真结果得到优化方案。经实验验证新设计方案性能优于原设计方案,实现了线圈功率由370 W降低至220 W,且在整段脱扣工作行程中输出力与负载力更具匹配性。     

高速电主轴永磁电动机参数化设计及有限元分析

为了提供高速电主轴的功率密度及动态性能,采用永磁电动机方案。比较了不同的线圈匝数、铁心长度、气隙长度、永磁体厚度、宽度等参数下电机的效率、功率密度、输入电流等主要指标。采用有限元方法分析了该种电机设计的合理性及性能指标,为电机的优化设计打好基础。针对永磁体与有槽铁心相互作用产生齿槽转矩而引起振动和噪声,采用优化槽口方案,削弱齿槽转矩。结果表明,通过优化后电机结构方案与原方案相比,显著削弱了齿槽转矩和转矩波动。     

基于瞬态电流的螺管式电磁铁闭合动作特性分析

针对一种新型螺管式电磁铁结构,建立其瞬态场数学模型。通过仿真分析线圈瞬态电流特性与衔铁闭合动作特性之间的规律,探讨了驱动电压、线圈绕组匝数和负载质量等主要参数对闭合动作特性的影响,并与试验结果进行对比验证,为通过电磁铁内在参数对电磁阀的位移检测、电磁阀及系统的故障诊断提供理论依据。研究结果表明,仿真结果与试验结果基本一致,证明建立的瞬态场数学模型是正确的;电流特性呈现先增大后减小再增大的变化过程,可以判断电磁铁闭合动作时间约20 ms(9 V)。     

“小天鹅”XQB30—8型全自动洗衣机排水阀的检修

故障现象:不能排水。分析与检修:为了判断故障范围是在电脑控制板还是在电磁阀,先用万用表直流档测电磁铁的引出线两端(棕色线为负,紫色线为正)有200V直流电压,说明电脑控制板上的驱动电路已送出200V直流电压加至电磁铁电路,故障应在电磁铁部位(见图1)。经分析其工作原理,当电脑控制板送来驱动电压加至吸合线圈后(此时激动开关闭合),电磁铁产生吸力将圆衔铁吸入,此时电路电流为1.8A左右,在衔铁吸入后微动     

一起分闸掣子缺陷引起的断路器合后即分质量事件分析

针对一起弹簧机构高压断路器合后即分的质量事件,通过现场事件过程分析,断路器现场状况检查试验,事件模拟,分闸掣子装置数据测量,查明故障原因.因为分闸掣子装置脱口器锁杆与衔铁之间间隙偏小和掣子装置中线圈复位异形弹簧角度超差,导致抗冲击能力下降.正常合闸冲击力使衔铁振动较大,衔铁碰撞锁杆,造成锁杆运动使舌片失去闭锁,导致断路...     

船用直流接触器电磁铁的优化设计

以三维有限元分析为基础,采用ANSYS软件,对直流接触器电磁铁进行了优化设计,以满足船用直流接触器耐冲击、抗振动和工作电压范围大的特殊要求.根据双绕组电磁铁的特点,分析了铁芯高度、线圈尺寸和气隙长度对电磁吸力的影响.优化后的直流接触器通过了相关型式试验.     

一起分闸掣子缺陷引起的断路器合后即分质量事件分析北大核心CSCD

针对一起弹簧机构高压断路器合后即分的质量事件,通过现场事件过程分析,断路器现场状况检查试验,事件模拟,分闸掣子装置数据测量,查明故障原因。因为分闸掣子装置脱口器锁杆与衔铁之间间隙偏小和掣子装置中线圈复位异形弹簧角度超差,导致抗冲击能力下降。正常合闸冲击力使衔铁振动较大,衔铁碰撞锁杆,造成锁杆运动使舌片失去闭锁,导致断路器分闸,并根据故障原因提出了改进的分闸掣子装置。     

一种永磁自锁型电磁气门驱动装置

在传统双弹簧、双电磁铁电磁气门驱动机构的基础上,提出了一种新型电磁驱动装置,它在气门开启或关闭保持阶段由永磁体产生的电磁力实现自锁功能而线圈不必通电;解锁后,它又是一台能够四象限工作的圆筒式永磁直流直线电动机,为动子运动时提供轴向电磁力,补充由摩擦等带来的动能损失,使得气门顺利落座。对该装置建立了动态有限元分析模型,分别讨论了弹簧、静铁心、永磁体等对电磁气门驱动装置的影响,对装置进行了优化设计。对该电磁驱动装置的空载反电动势、线圈电感、电磁力等重要参数进行了深入分析和计算,得到了有益的结论。     

永磁安装位置对永磁接触器动态特性的影响

永磁体是永磁接触器的关键组成部件,安装在静铁心或动铁心上会呈现出不同的动态特性.本文基于三维有限元方法,采用耦合电压的方式求得线圈的电流密度,构建位移-电流-电磁力三者关系,据此对分合闸动态过程进行了仿真和实验研究.结果表明,永磁体两种不同安装位置对永磁接触器合闸过程的动态特性影响较小;而永磁体安装在动铁心上,分闸时通电线圈与永磁体间会出现短暂的斥力,分闸时间要明显短于永磁体安装在静铁心上.本文工作为永磁接触器的永磁安装位置的选择提供了科学依据.     

自起动永磁同步电机起动过程电枢反应退磁分析

为了研究自起动永磁同步电机起动过程中电枢反应引起的永磁体退磁,采用场-路-运动耦合的时步有限元法,分析了自起动永磁同步电机起动过程中,电枢同步旋转磁场和转子永磁磁场的相对空间位置角δ与电枢电流幅值对永磁体工作点磁密的影响,得到了不同负载条件下的电枢反应退磁特点.结果表明:当相对位置角δ=π时,电枢磁场对永磁磁场的去磁作用较大,永磁体平均工作点磁密较低,且负载系数越大,永磁体经历δ=π时刻的次数越多,永磁体磁密多次出现较低点,永磁体退磁几率变大;起动过程中随着转速升高,电枢电流幅值减小,在接近同步速的δ=π时刻,永磁体磁密出现最低点,电枢反应退磁较严重.     

电枢齿槽运动和换向电流对永磁起动机气隙磁通的影响

在转子旋转过程中,永磁起动机定,转子相对位置发生变化,换向元件中电流及气隙磁场分布之随发生变化,因而气隙磁通也发生了变化。     

自起动永磁同步电动机齿槽转矩的研究

永磁电机中永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起电机振动和噪声.该文提出了一种针对自起动永磁同步电动机的解析分析方法,得到了齿槽转矩的解析表达式.基于所导出的表达式,根据产生机理的不同,将齿槽转矩各分量分为4类,对各类齿槽转矩的特点进行了分析,并研究了斜槽对各类齿槽转矩的影响,研究表明：与表面式永磁电机不同的是,在自起动永磁同步电动机中采用斜槽的方法不能消除所有的齿槽转矩.     

适用于直流断路器的大电流快速开关分闸特性

快速开关分闸稳定性是影响直流断路器开断性能的关键要素。文中对大电流快速开关的双弹簧永磁操动和电磁斥力双动机构的分闸过程,用有限元方法进行电磁、热和位移等多物理场耦合计算,分析了永磁操动机构驱动线圈是否有必要投入以及不同驱动线圈电流对双动机构分闸特性的影响。结果表明：在永磁操动机构驱动线圈投入的情况下,可提前将永磁吸力抵消,进而避免电磁斥力因做功时间较短而引起分闸回弹现象;由于分闸初期电磁斥力非常大,永磁操动机构驱动线圈的投入对分闸初期的速度影响较小;在电磁斥力消失后,永磁操动机构驱动线圈电流在一定范围内越大,到达额定开距的速度越大,为避免其造成分闸反弹,应合理选择驱动线圈电流值。将仿真结果与实际样机分闸特性曲线进行对比,二者具有较好的一致性,验证了仿真方法的正确性。     

高速永磁同步电机线圈与绕组电枢磁场计算方法及其内在联系

为简化和统一复杂绕组磁场的分析问题,提出一种简易的单匝线圈磁场预测绕组磁场计算方法。基于高速永磁同步电机等效同心圆多层模型和涡流场泊松方程,结合各种介质交界面条件和边界条件,建立了稀疏矩阵形式的单匝线圈电枢磁场的解析方程组。从绕组排布组合形式多样性的特点出发,根据线圈位置和同相线圈连接方式,通过线圈代数化和绕组集合化处理,将线圈和绕组之间的递推关系简化和统一,揭示其关联性。线圈和绕组电枢磁场的解析计算方法和内部关系得到有限元仿真和相关文献计算方法的证实,结果表明了使用单匝线圈磁场研究绕组磁场问题的准确性和可行性。最后基于相关计算方法和内部关系的研究,分析了绕组合成磁场时空谐波的规律。     

Opening characteristics of high current fast switch for DC circuit breaker北大核心

The stability of opening process of fast mechanical switch is the key factor affecting the breaking performance of DC circuit breaker. Based on the finite element method, the multi-field coupling calculation of electromagnetic, thermal and momentum is carried out for the opening process of high current fast switch with permanent magnet operating mechanism and electromagnetic repulsion mechanism. The influence of the driving coil input for the permanent magnet operating mechanism and different driving coil currents on the opening process of double-action mechanism are analyzed. The calculation results show that the permanent magnet suction force can be cancelled in advance when the driving coil of the permanent magnet operating mechanism is put in, thereby avoiding the opening spring back phenomenon caused by the electromagnetic repulsion force due to the short working time. Because the electromagnetic repulsion force is very large at the initial stage of opening,the driving coil input of the permanent maanet operating mechanism has little influence on the initial speed of opening. After the electromagnetic repulsion disappears, the greater the driving coil current of the permanent magnet operating mechanism is, the greater the speed to reach the rated opening distance after the electromagnetic repulsion force disappearing. In order to avoid opening rebound phenomenon, the current value of the driving coil should be selected reasonably. The comparison between the simulation results and the opening process characteristic curves of the actual prototype shows that two curves are in good agreement, which verifies the correctness of the simulation method. © 2023, Editorial Department of Electric Power Engineering Technology. All rights reserved.     

一种螺旋线圈电磁发射器弹丸受力的仿真研究

对一种螺旋线圈电磁发射器(HCEL)弹丸受力的影响因素,如弹丸与驱动线圈相对位置、弹丸线圈和驱动线圈尺寸、电流大小等进行了静态模拟。结果表明,HCEL弹丸的受力大小与其相对驱动线圈的位置有关,且有一个最大受力位置。线圈半径固定时,弹丸最大受力随线圈轴向长度增大而增大,线圈轴向长度较小时弹丸加速度达到最大。弹丸最大受力与线圈每匝电流平方成正比,最大受力位置不随电流改变。仿真结果验证了HCEL的基本理论,并为HCEL结构的设计提供了参数支持。     

外转子双凸极永磁电动机的有限元分析

在双凸极变磁阻电机基础上，提出了一种外转子结构的双凸极永磁电动机并确定了其结构尺寸。针对该电机在不同转子位置角、不同电枢电流分别工作在单拍和双拍时的空载、负载以及电枢磁场单独作用的情况进行了基于场量的有限元数值计算，并进一步得出了该电机的静态参数特性曲线。分析表明，相对于双凸极变磁阻电机而言，由于该电机高磁阻高矫顽力的永磁体的存在，电机电枢磁链只能通过相邻极闭合而不能穿过磁钢匝链到其他相，使得绕组电感特性发生了变化。电枢磁通对永磁磁通增磁或去磁特性改变了永磁磁链的流向。电机由半周期控制运行模式变为全周期控制运行。     

混合励磁永磁同步发电机的特性分析

当常规的永磁发电机在负载运行时,由于定子电阻、电枢反应的作用,发电机的输出电压随着负载的变化而变化。而混合励磁永磁同步发电机集成了电励磁和永磁两类电机的优点,使得发电机的输出电压可以得到有效的调节。该文从混合励磁永磁同步发电机的电阻、电抗参数入手,分析了各参数对发电机外特性的影响。实验结果验证了分析方法正确有效。