磁力轴承旋转电磁场的有限元计算及分析

建立了磁力轴承旋转电磁场的二维有限元模型并进行求解,对不同转速和线圈电流条件下的磁力线分布以及气隙磁通密度进行了分析。结果表明:在NNSS型磁极布置形式中,转子旋转时,涡流场引起磁力线变形,导致一对磁极内的磁力线非对称分布,一极增磁,一极退磁,并在磁极对之间产生较强的磁耦合;当转子旋转时,气隙磁通密度同时受到线圈电流激励的主磁场和转子转速的影响。     

双流低频电磁连铸过程中磁场分布的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了双流低频电磁连铸过程中磁场分布规律.建立了单、双流低频电磁连铸中包括铸锭、结晶器、线圈和屏蔽罩的二维轴对称有限元模型.利用ANSYS软件包进行划分网格及计算,模拟出了磁场在连铸结晶器区域的分布.研究了电流频率、电流强度、电流方向和线圈距离对金属熔体内磁感应强度的影响.计算结果表明：单流时,电流频率升高,磁感应强度降低;电流强度增大,磁感应强度升高.双流时,无论电流方向是同向还是反向,同一铸锭的远端磁场强度要大于其近端磁场强度,相邻线圈电流方向为反向时,铸锭内磁场强度高于相邻线圈电流方向为同向的情况;增大线圈之间的距离时,铸锭远端和近端的磁感应强度的差值降低.     

超磁致伸缩作动器磁路优化设计

为改善磁路环境,提高超磁致伸缩材料(GMM)的工作性能,在分析超磁致伸缩作动器(GMA)工作原理及GMM特性的基础上提出以减小磁漏、增大磁场强度和提高磁场强度均匀性为设计原则,将GMM棒中轴线上的磁场强度作为评价标准.基于ansoft maxwell对磁路进行电磁学有限元分析,得出磁路中的关键部件导磁端盖和导磁片的结构参数对磁场强度大小和均匀性的影响规律,结合高斯磁通理论分析产生这种现象的原因,在此基础上对结构参数进行设计优化.实验结果显示结构参数优化后GMM棒中轴线上的最大磁场强由55.4 k A/m增大到70.35 k A/m,增幅为26.98%,磁场均匀率由44.22%增大到99.5%.研究表明:导磁端盖主要用来减小磁漏、提高磁场强度且过大或过小的直径和厚度都将会导致漏磁增多,U型导磁片主要用来改善磁路环境、提高磁场强度的均匀性.     

带有饱和磁分路的直流螺管式(盆形)电磁铁工作气隙磁导的计算

盆形电磁铁工作气隙磁导及其微商的计算是国内多年来没有解决的问题。本文将给出它的计算方法。由于饱和磁分路的特点,计算工作需要计算机来完成,本文将给出计算框图和计算结果。 工作的难点集中在对饱和磁分路的处理。工作状态下盆边的深度饱和使得磁极表面不能看作是一个等磁位面。而且,气隙磁场分布随着盆边饱和程度的不同产生很大变化,使气隙磁导不仅仅是磁 几何尺寸的函数,而且是铁芯中磁感应强度B的函数。这给计算工作带来很大困难。文章周到的考虑了这些因素,提出了处理方法并做出了工程上可行的计算结果。 由于盆形磁极是影响该形式电磁铁静态吸力特性的主要因素,文章对计算结果做了简要的分析。     

基于磁流变液的客车缓速器设计

首先,分析传统电涡流缓速器及液力缓速器优缺点,电涡流缓速器工作时没有时间上的滞后性,但工作电流非常大,使蓄电池很快损坏;液力缓速器能以较小的质量提供较高的制动力矩,维修成本低,但液力缓速器结构复杂,加工装配困难,开始工作及断开时有时间滞后性。其次,阐述磁流变液组成及效应,在零磁场下磁流变液中的磁性颗粒杂乱无章随机分布,在施加磁场后颗粒规则排列,沿着磁力线方向显示出成束的链状分布。磁场越强,颗粒的链状排列越明显,磁流变液的剪切屈服强度越强。最后,设计客车磁流变缓速器结构原理图,该磁流变缓速器工作在压缩与剪切相结合的模式下。据估计,该客车磁流变缓速器能够克服电涡流缓速器工作电流大及液力缓速器时间滞后的缺点。     

磁场强度对磁流变抛光表面粗糙度的影响

在自制的磁流变抛光实验装置中,通过被加工零件和Bingham凸起相对运动产生的剪切力来实现抛光.在该装置上进行工艺实验,研究了磁流变抛光技术中磁场对表面粗糙度的影响.比较了不同磁场强度下的磁流变抛光情况,以及表面粗糙度和抛光效率的差别,然后,通过采用不同磁场强度组合加工,使初始表面粗糙度(Ra)为400 nm的K9玻璃材料的平面,磁流变抛光30 min,表面粗糙度值达到了0.86 nm,提高了被加工零件的抛光效率和表面质量.     

低强度工频磁场对脑片海马区sEPSC发放特性的影响

为研究磁场对脑片海马区自发兴奋性突触后电流(s EPSC)的生物刺激作用,利用实际测量、数学建模和Comsol软件对典型磁刺激装置进行建模与仿真,确定磁场暴露区的磁场强度和分布特性,并采用膜片钳实验对磁场刺激条件下大鼠离体脑片海马区s EPSC进行了研究.结果表明:磁场强度从刺激器舌面处到脑片区衰减125倍左右,且磁场进入溶液后分布更加均匀;磁场强度越高,s EPSC的幅值和频率越低,当磁场强度达到2 m T时,神经元s EPSC的幅值、频率、半波长、上升时间和衰减时间显著下降,说明随磁场磁剂量增加,磁场抑制s EPSC的发放.     

周期式高梯度磁选机磁系磁场的分析与应用

当励磁电流为200 A时,计算了周期式高梯度磁选机线圈轴线轴向和距轴线0.15 m处径向的磁感应强度,并运用ANSYS有限元分析软件分析了屏蔽铁铠和磁极对线圈磁场特性的影响,同时采用该设备进行了高岭土磁分离除铁实验. 结果表明,距线圈中心0.1 m轴线轴向为0.326 T的均匀磁场,随着与中心距离的增加磁感应强度大幅下降;距轴线0.15 m径向的磁感应强度很小,在端面效应的作用下达到最大值0.064 T;安装屏蔽铁铠和磁极,线圈中心均匀磁场的磁感应强度提高至0.95 T. 在矿浆流速为0.7 cm/s,背景磁感应强度为1.1 T下,一次磁选将高岭土的Fe2O3的质量分数由1.35%降至0.63%,白度由68%提高至89%.     

新型双层多线圈磁流变制动器研究

针对目前磁流变传动技术中普遍存在的工作间隙磁场分布不均和单位体积可传递扭矩较小的关键问题,提出一种具有双层间隙以及沿周向配置多个线圈的新型磁流变制动器。根据结构尺寸,推导了制动力矩的计算公式,建立了磁路分析模型来估算间隙中的磁场强度大小。采用基于自由梯度的BOBYQA优化方法对主要结构尺寸进行优化,得到了优化后结构的磁场强度分布。将间隙磁流变液中磁场强度的仿真值与计算值进行对比,结果表明,该磁路建模方法可以指导结构设计,结构可产生的单位体积力矩值约为2.3×10~4Nm/m~3。其研究成果为双层多线圈磁流变制动器的设计提供理论参考。     

新型双层多线圈磁流变制动器研

针对目前磁流变传动技术中普遍存在的工作间隙磁场分布不均和单位体积可传递扭矩较小的关键问题,提出一种具有双层间隙以及沿周向配置多个线圈的新型磁流变制动器。根据结构尺寸,推导了制动力矩的计算公式,建立了磁路分析模型来估算间隙中的磁场强度大小。采用基于自由梯度的BOBYQA优化方法对主要结构尺寸进行优化,得到了优化后结构的磁场强度分布。将间隙磁流变液中磁场强度的仿真值与计算值进行对比,结果表明,该磁路建模方法可以指导结构设计,结构可产生的单位体积力矩值约为2.3×10⁴Nm/m³。其研究成果为双层多线圈磁流变制动器的设计提供理论参考。     

磁极数对径向磁轴承承载力的影响

针对径向磁轴承,以实际工程经验为基础给出气隙、磁极、转子、定子、磁极面积、线圈等的设计原则,并设计不同转子直径和不同磁极数的径向磁轴承结构。利用有限元分析软件对设计的径向磁轴承进行电磁场仿真分析,得到磁场分布和电磁力。根据仿真结果研究不同转子直径下,磁极数对轴承承载力的影响。仿真结果表明,当转子直径不超过150 mm时,径向磁轴承的承载力随着磁极数的增加显著减小。当转子直径达到150 mm后,磁极数对径向磁轴承的承载力并无明显的影响。     

磁性流体行波泵实验装置

理论分析了磁性流体力学方程,为磁性流体解耦计算和应用奠定了理论基础.采用边界逐步逼近迭代法对磁场与力场问题进行解耦计算.行波磁场作用下的磁性流体流量与产生行波磁场的永磁转子的磁极旋转的角度有直接关系,永磁转子磁极旋转过的角度越大,其流量也越多;行波磁场的强弱对磁性流体流量也会产生影响,当永磁转子磁极旋转相同角度时,磁场越强,其流量越大;在永磁转子旋转相同角度时,行波磁场的频率只能影响磁性流体的流速,对流量不直接产生影响.     

磁性流体行波泵实验装置的研究

磁性流体行波泵作为磁性流体的典型应用已经得到了普遍的关注。行波磁场的产生、泵体结构的设计、磁性流体的动力学特性等均为磁性流体行波泵研究的关键技术。根据行波磁场产生的形式设计了旋转型磁性流体行波泵。行波磁场作用下的磁性流体流量与产生行波磁场的永磁转子的磁极旋转的角度有直接关系,永磁转子磁极旋转过的角度越大,其流量也越多;行波磁场的强弱对磁性流体流量也会产生影响,当永磁转子磁极旋转相同角度时,磁场越强,其流量越大;在永磁转子旋转相同角度时,行波磁场的频率只能影响磁性流体的流速,对流量不直接产生影响。     

圆锥形磁悬浮轴承的三维有限元分析

圆锥形磁悬浮轴承只用一对径向轴承即可完成主轴的径向与轴向控制,但由于其定、转子铁心呈锥形结构,使轴向与径向间存在耦合,增加了分析计算的复杂性,同时对其电磁场的分析必须采用三维模型。利用ANSYS有限元软件对磁悬浮轴承进行三维电磁场计算,分析了磁感应强度的空间分布、轴承径向与轴向问的耦合效应,同时计算了电磁力随控制电流和轴承位置的变化关系,并与磁路法的结果进行了比较,在此基础上得出了磁悬浮轴承的电流刚度系数和位置刚度系数。     

核电半速汽轮发电机单相短路时磁场特性分析

针对发电机单相短路时磁场特征问题,以一台核电半速汽轮发电机为例,采用场-路耦合方式建立了发电机单相短路仿真模型,通过对发电机单机空载时正常及机端单相短路仿真,得到了短路前后发电机内部磁场分布以及气隙磁密的变化特征。指出机端单相短路时发电机磁场仍具有对称性,故障后气隙磁密数值小于正常运行时的气隙磁密数值。通过对故障前后气隙磁密傅里叶分解,指出故障后气隙磁密基波分量明显减小,而奇数次谐波分量增大。     

碳纤维布加固超役混凝土电杆的破坏机理及力学性能

以某电网某路段超过服役期的钢筋混凝土电杆为研究对象,选取电杆杆身与跨中带钢圈接头的杆身试件各6根,其中各取3根试件采用碳纤维布（CFRP）沿杆件纵向进行加固,并对其进行抗弯承载力试验,对比研究在不同的碳纤维布黏贴层数下加固电杆的受力性能和破坏机理。基于试验实测数据,对强度及刚度计算方法进行了研究,并提出了刚度退化的数学表达式。研究结果表明：采用碳纤维布加固电杆后,其破坏表现为混凝土与碳纤维布的表面粘脱失效所致,纵向碳纤维布被拉断作为最终破坏形态,破坏过程迅速,脆性明显;试件的截面应变分布符合平截面假定。加固前杆身试件的承载力退化严重,加固后混凝土电杆的承载能力和刚度均有显著提高,但加固电杆的损伤发展较加固前提早,且快而集中,综合多方面考虑,建议在混凝土电杆接头附近的一定距离内采取双层、杆身其余部位采用单层的碳纤维布加固方法。     

高精度磁测在沉积型磁铁矿区的找矿效果

沉积型磁铁矿脉特点是矿脉宽度小,品位低,综合磁性不均匀。通过对已知矿体进行剖面测量,证明高精度磁测的有效性,对野外实测数据进行日变校正、正常场校正、高度校正、水平梯度校正,化极、向上延拓、求取垂向二阶导数,以及对实测磁异常剖面进行人机对话反演等处理获得良好的效果。本次高精度磁测工作查明了矿区内磁铁矿（化）体的空间分布范围及大致埋深情况,圈定了几个有价值的磁铁矿（化）体靶区,取得了良好的找矿效果。     

Magnetic field of mathematical modeling and simulation of 3D magnetic pole array spherical actuator

In this paper a new spherical actuator is designed and its advantages are compared to an existing spherical actuator,which function is limited by several design bottlenecks. First the output torque is too small.Second,the attitude is difficult to be accurately detected. The new three-dimensional magnetic pole array can solve these major problems. The new actuator features an outer rotor with multiple permanent magnet( PM)poles. Using an analytical solution and the finite element solution simulation,the feasibility of the approach is verified. A prototype was developed,tested,and experiments were conducted to obtain the practical value of the magnetic flux density.     

高分辨率磁性编码器的磁鼓研究

高分辨率的磁性编码器离不开高密度比特磁鼓．研究了西32mm、产生800对磁极、分辨率为1600 bit的磁鼓，磁记录媒质性能的不同对信号波形幅值大小有较大影响，采用超细NdFeB磁粉，获得的信号幅值最高．磁信号录入的不均匀会引起波形畸变，从而导致输出信号重复性差，不利于采用细分技术提高磁编码器的分辨率．对如何解决信号重复性差的问题进行了研究：(1)就一次性写码方法而言，应改进写码器的精度，即磁极加工精度，而单码写入方法则要提高步进精度；(2)改善粘接工艺，提高材料致密度。