用于检测厚铝板缺陷的体波EMAT优化方法

针对电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)的换能效率低,易受外界环境噪声影响导致回波信号较小、信噪比较低的问题,提出一种使用正交试验的优化方法进行改进。该方法基于电磁场涡流效应、质点弹性动力学的波动方程及有限元法,建立了一个检测厚铝板单平底孔缺陷、收发一体的体波EMAT二维有限元模型。该模型应用正交试验和极差分析法,通过对比不同结构下的缺陷回波电压信号强弱程度,分析磁铁和线圈的结构参数对其的影响,获得了优化的模型结构参数值。同时,得出在本结构下磁铁与线圈的最佳宽度比。通过实验验证了优化结果的有效性,缺陷回波电压峰-峰值的实验与仿真结果相符。     

变磁通记忆电机磁化特性分析

该文采用磁滞模型与有限元分析结合的方法分析变磁通记忆电机磁化性能。通过研究铝镍钴永磁材料磁化特性,建立一种新型的磁滞模型,可计算出施加任意直轴电流脉冲下铝镍钴永磁体的磁化曲线方程,并给出变磁通记忆电机充退磁有限元分析方法。基于磁滞模型和有限元仿真结合的方法,研究了充磁过程中电机的磁场分布,以及电枢电流和转子位置对铝镍钴永磁体磁通密度的影响,以减小电机的最大充磁电流及充磁时间,进而降低电机充磁损耗并获得最佳充磁性能。并在考虑铝镍钴永磁体磁化程度不均匀的情况下,计算了不同充磁电流作用后电机的空载反电动势、气隙磁通密度以及充退磁特性曲线,评估了变磁通记忆电机的磁化性能。最后设计并制作了一台样机进行了实验验证,实验结果与有限元分析结果较为吻合。     

复合笼型转子异步电动机起动性能

针对复合笼型转子参数随转差率变化导致电动机性能参数难以计算的问题,基于Ansoft MAXWELL有限元软件,建立考虑转子旋转、饱和、涡流效应的"场-路-运动"耦合二维有限元模型,直接计算电动机在不同转差运行下的磁场分布,进而计算电动机性能参数。分析了复合层不同材料和厚度的选取对电动机性能有一定的影响,为电动机的优化设计提供参考依据;通过对电动机性能参数动态变化过程的分析,验证了复合笼型转子结构设计的合理性;通过对比计算结果和实验数据,验证此计算方法满足工程精度要求。     

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。     

1 000 MW汽轮发电机端部磁-热耦合分析

基于有限元方法，对1 000 MW汽轮发电机端部行波电磁场和三维温度场进行了时谐耦合场分析。在发电机额定短路运行工况下，端部结构件的耦合场数值分析计算结果和相应温度实测数据间的误差满足工程分析精度要求，表明构造的时谐耦合场计算模型和分析方法的正确、有效性；并给出了空载、额定负载和进相0.95等运行工况下结构件的涡流损耗及其温度分布。该文采用的方法可用来指导电机的稳定安全运行，并为预测汽轮发电机的进相运行能力提供了可靠的理论分析基础。     

错位螺旋管线圈时谐电磁场的解析式

空心螺旋管线圈在工程上有着广泛的应用,在实际的使用中不完全是同轴对称,探讨错位线圈的时谐电磁场解析解有重要的实际意义。首先基于麦克斯韦时谐电磁场方程导出交流的矢量磁位,建立同轴对称螺旋管线圈的电磁场解析表达式,然后通过空间变换得到倾斜错位线圈的电场强度和感应电压表达式,从而得到空间电磁场的分布,并通过数值计算和实验进行了对比验证。所得结论对螺旋管线圈的应用有一定的参考价值。     

斜槽异步电动机的多截面有限元法分析

斜槽异步电机往往需要复杂的三维有限元分析。在二维涡流电磁场时步法有限元的基础上，提出了研究斜槽异步电机运行特性的多截面有限元法。该方法把电机各横截面的电磁场方程联立求解，从而转子的斜槽效应和涡流效应可以被直接包括在系统方程中。通过计算所得的定子电流波形与实验结果的比较，验证了该方法的正确性。     

基于CE-FEA和小信号分析快速计算逆变器供电下聚磁式场调制电机中永磁体涡流损耗

提出一种结合高效有限元法、频域小信号分析和矩形永磁体涡流损耗解析计算模型,快速计算电压源型逆变器供电下聚磁式场调制永磁电机中永磁体涡流损耗的方法。基于高效有限元法,仅需进行一步静态有限元计算即可构建出永磁体中主要低频交变磁通密度分量。基于小信号分析,仅需进行四步时谐有限元计算即可获得脉宽调制电压谐波与永磁体中高频交变磁通密度之间的关系。进而结合解析计算模型实现永磁体涡流损耗的快速计算。所提方法考虑了轴向分段和高频涡流反应对永磁体涡流损耗的影响。与传统时步有限元法相比,所提方法的低频谐波损耗计算相对误差小于4%,脉宽调制谐波损耗计算相对误差小于8.4%,计算速度提高了数百倍以上。     

高频轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗三维解析模型

针对现有二维解析模型在计算轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗存在精度不足的问题,该文提出一种能够精确计算该类电机永磁体涡流损耗的新型三维解析模型。该模型利用精确子域法和电阻网络模型,能够同时考虑定子开槽、定子谐波电流、涡流反作用和涡流三维分布的影响。利用有限元法验证了精确子域模型计算得到的空载和电枢磁场分布,并在理想空载下,验证了解析模型永磁体表面涡流密度和永磁体涡流损耗值,分析电机在高频运行下涡流反作用对永磁体涡流损耗的影响。最后,对1台7kW、4000rpm的轴向磁通永磁电机进行空载脉宽调制(pulsewidthmodulated,PWM)电压供电实验和空载正弦波电压供电实验,得到因PWM谐波电流引起的永磁体涡流损耗,将实验结果,有限元结果与解析结果作对比,验证了该解析模型的正确性。     

30CrMnSiA 高强度钢氢脆的实验研究

实验结果表明：３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢的下贝氏体组织具有最小的氢脆敏感性．氢促进了位错的活动性和增殖,并进一步使各组织的形变位错组态发生了变化．贝氏体组织试样的氢脆断口特征是准解理,而索氏体、屈氏体则主要是沿晶．影响材料氢脆敏感性的组织因素是：显微组织类型、位错密度、碳化物类型及分布、残留奥氏体含量．     

用于电机位置检测的电涡流传感器电磁场仿真分析

在电机控制系统中,转子位置信号是调节电机运转情况的重要参数.电机需要应用在高温、油污等环境中,这就要求在该环境中仍能得到准确的位置信号.电涡流传感器以其结构简单、成本较低、耐高温耐油污、可靠性高等优点而应用于电机位置检测系统中.电机位置检测系统对精度及灵敏度有较高要求,需要对电涡流传感器进行分析与优化设计.文中提出一种新型同轴三线圈电涡流传感器,利用电磁场相关理论对电涡流传感器进行分析,并应用有限元分析法,利用ANSYS软件,使用GUI操作与APDL语言相结合的方法建立新型电涡流传感器在电机位置检测中的三维参数化模型,并进行仿真求解后处理,得到分析所需要的数据,为进一步设计一个适用于电机控制系统的电涡流传感器提供依据.     

绕制电枢和实体电枢动态特性对比研究

基于电磁场理论和麦克斯韦方程组,推导了含有实体电枢和绕制电枢涡流的磁场控制方程,并对此进行有限元求解;利用电磁场仿真软件ANSOFT Maxwell对实体电枢和绕制电枢的轴向电磁力、速度和电流分布进行了仿真,并对此进行对比分析,得出绕制电枢的电磁特性优于实体电枢,为下一步绕制电枢的制造和加工打下基础.     

有限公式法二维涡流场计算技术及其在电机集肤效应计算中的应用

有限公式法是基于全局量的电磁场数值计算方法,用代数方程取代微分和积分方程描述电磁场物理规律,具有物理意义明确,计算过程简单等优点。该文扼要介绍了有限公式的理论体系和应用现状,阐明了全局物理变量与原空间和映射空间元素的关系;采用基于正弦时变电磁场的复数模型,详细推导了有限公式法二维涡流电磁场的计算公式;并研究推导出了有限公式理论中二类齐次边界条件和非齐次条件的处理方法。结合电机工程中的具体实例,计算了鼠笼电机转子导条的集肤效应,通过与有限元计算结果的对比,验证了方法的正确性。该文的工作,丰富和完善了有限公式理论在涡流场方面的计算技术为在其他工程问题上的进一步应用打下了基础。     

输电线路悬垂线夹电磁损耗的有限元分析及结构优化

悬垂线夹作为输电线路中的一种常用金具,常因其材料选择和结构设计的不合理,给电网带来不必要的电磁损耗,不仅浪费电能,还会对周围环境造成电磁干扰。基于ANSYS软件的三维有限元仿真技术,对悬垂线夹及邻近导线进行了电磁场仿真计算,分析了交流输电线路中悬垂线夹的磁场、涡流分布规律,并将电磁损耗的仿真结果与试验结果进行了对比验证。对不同材料悬垂线夹进行计算比较后发现,铁磁材料悬垂线夹的损耗大幅高于铝合金材料悬垂线夹的损耗;对不同结构的悬垂线夹进行计算比较后发现,在适当位置开槽可以减小涡流密度,从而减小电磁损耗。根据以上的分析,提出了减小电磁损耗的优化建议。     

轴向磁场永磁同步电机转子涡流损耗研究

为解决轴向磁场永磁同步电机温度过高导致电机运行性能降低的问题,针对电机转子进行了深入研究。先利用Maxwell三维电磁场有限元分析软件建立电机有限元模型,仿真电机磁场分布和气隙磁密波形,并计算平均涡流损耗;采用铜层屏蔽减小转子涡流损耗,并仿真出转子涡流损耗随铜层厚度变化情况。     

同步感应电磁推进系统中电枢制造材料的选择

对同步感应电磁推进系统进行了理论分析并建立了单级系统的电路模型,直接建立了电枢制造材料的基本物理参数与电枢感应涡流之间的联系.通过有限元仿真软件模拟比较了不同材质的电枢对电枢受力及电枢加速速度的影响,计算了不同材质电枢对整体系统能量转化效率的影响.结果表明:电枢制造材料的选择将影响电枢的受力方式、整体系统的能量转化率及有效加速载荷的质量,铝制材料在几种电枢制造材料中表现最优.以上分析可为同步感应型电磁推进系统的电枢设计提供参考.     

电力变压器附加损耗计算及影响因素分析

为了准确计算并抑制变压器的附加损耗,笔者提出了计算电力变压器附加损耗的涡流场分析方法,对两种型号的油浸式变压器的涡流以及附加损耗分布进行了计算。在涡流场的计算中,通过对铁心材料磁导率和电导率各向异性的处理来等效铁心片之间的叠积效果。文中给出了各主要金属构件中的涡流以及涡流损耗的分布,并对影响附加损耗的几个因素进行了分析。结果表明:结构件采用非导磁材料;适当的调整各结构件之间的尺寸以及采用中部出线的分接类型都可以有效地降低附加损耗。最后,对多种型号的变压器附加损耗进行了试验验证,计算与试验数据吻合很好。     

金属异物对电动汽车无线充电系统影响分析

针对电动汽车在无线充电过程中可能混入金属异物的情况,本文分析了金属异物置于无线充电系统能量传输区域时对无线充电系统参数及效率的影响情况。研究中使用有限元仿真软件建立了电动汽车无线充电系统平面盘式螺旋线圈3D电磁场仿真模型,通过理论分析和有限元仿真结合的方式研究了不同尺寸、不同材质的金属异物对无线能量传输系统的电磁场参数以及效率的影响,并进行了实验验证。研究结果表明,两种金属混入系统会产生涡流效应和磁效应,磁效应和涡流效应会对无线充电系统参数产生不同的影响,降低系统效率;其影响大小与金属的尺寸和位置密切相关;此外,金属的涡流效应会产生涡流损耗并导致温升,对充电系统是极大的安全隐患。     

径向磁场与环向电流作用的电磁发射模式

常规线圈型电磁发射器的径向应力远大于轴向加速力,因此构建了径向磁场与环向电流作用的多极矩场电磁发射模式;介绍了多极矩场电磁发射器的系统设计,分析了弹射部分和多级加速部分电磁力的产生,基于抛体电流丝法建立了发射系统的机电方程;采用电磁场有限元与瞬态电路耦合法,仿真分析了单级8极矩场电磁发射的瞬态过程;搭建原理性缩比实验,验证了多极矩场电磁发射模式的可行性。