双转子对转轴向磁场永磁电机的设计与分析

对对转电机的发展进行了概述,针对现有对转电机在水下推进器中集成的瓶颈,提出一种双转子对转轴向磁场永磁电机拓扑结构,具有轴向尺寸小,结构紧凑,占用空间小,易于在对空间要求高的场合集成;电枢绕组安装在定子上,无碳刷滑环结构,故障率低,稳定性强,左右两侧产生的单边磁拉力抵消,可靠性高;为轴向磁场永磁电机在水下航行器中的应用提...     

一种永磁磁体外部特殊磁场区域的构建问题

单边开放式永磁型磁共振磁体结构的研究是一个全新的电工课题.本文基于鞍点理论,探索永磁磁体外部一侧构建均匀磁场区域的可行性问题,并根据可行性要求,通过对单边电流线圈结构的分析,给出一种单边永磁磁体结构方案,并应用一种数值法与半解析法相结合的混合算法分析这种特殊磁体结构的磁场.数值仿真结果表明,本文提出的永磁磁体结构能够较好地在磁体外部构建符合成像要求的薄片形磁场区域.鞍点理论在单边开放式MRI磁体结构设计中的成功应用,为单边永磁MRI磁体结构的分析提供了可靠的理论依据,而磁体外部特殊磁场区域的成功构建,为介入式磁共振系统的研究准备了条件.     

CG4—J1型核磁共振磁场测量仪

CG4-J1型核磁共振磁场测量仪是现代精密磁测量仪器之一。主要用于精密测量直流恒定磁场和叠加于直流磁场上的交变磁场。此仪器广泛用于国防、科研及生产方面。CG4-J1型核磁共振磁场测量仪是采用核     

一种微机控制的核磁共振磁强计自动控制系统

应用核磁共振原理测量恒定磁场的磁场强度,是现代精确测量磁场的基本方法之一。核磁共振磁强计是测磁领域里最基本的仪器。其自动控制系统是实现测试过程自动化的设备。本文介绍的是采用微机的核磁共振磁强计自动控制系统的原理、接口电路及微机程序。     

磁场疗法作用机制的探讨

一概述在医疗上利用磁场吸取进入人体的铁磁性异物早为人们所熟知,而象微波等高频辐射的电磁场在理疗上已得到广泛的应用,但是利用恒定磁场(如永磁体产生的磁场)和低频的交变磁场来治疗各种疾病还是一种新生事物。本文讨论的内容将限于恒定磁场和低频交变磁场的范围。着重介绍利用永磁体(如稀土一钴永磁材料,铁氧体,Alnico合金等)和旋转永磁体所产生的磁场对治疗疾病的机制提出我们的一些看法。为说明磁体在这方面的应用情况,下面摘录几个典型病例:     

改进型Halbach阵列的永磁同步电机分析与设计

针对Halbach永磁阵列具有单边聚磁,提高气隙磁场磁通密度基波幅值和改善磁通密度波形的正弦性的优异特性,研究了一种改进型的Halbach永磁阵列。该阵列结构简单、充磁方便、易于优化,进一步改善了气隙磁通密度的正弦度,提高了磁通密度的基波幅值和反电动势基波幅值、永磁电机效率,降低了转矩脉动。运用标量磁位法对改进型Halbach永磁阵列在电机气隙中产生的磁场进行解析分析,得到了气隙磁通密度和空载反电动势的表达式,并利用Maxwell应力张量法解析电磁转矩;通过设计一台8 kW的电机模型,运用磁场有限元仿真验算该方法的准确性和有效性。     

开放式永磁机构无源匀场方法

针对永磁磁共振成像磁体系统无源匀场技术面临的困难,提出了无源匀场的整数规划优化方法.在无源匀场优化模型建立过程中,采用实测法来获得单位垫片对基础磁场的影响,并利用磁性垫片产生的磁场来弥补各测试点的磁场偏差.该方法避免了解析求解磁性垫片产生磁场过程中所遇到的困难.通过对优化模型的求解获得匀场信息,实现计算机匀场,从而提高匀场的工作效率.为了验证所提出的匀场方法的正确性,在0.3T永磁磁共振成像磁体系统上进行了实验研究,实验结果充分证明了所提出的匀场方法的有效性.     

单方向电磁式振动能量采集结构的设计与优化

为在尽量小的空间产生足够大的电能,设计了一种基于Halbach永磁阵列的单方向电磁式振动能量采集器。利用Ansoft Maxwell软件对Halbach阵列的磁场进行了初步分析,分析显示Halbach阵列相对于传统的永磁阵列可以有效增强单边磁场。建立模型并对其中的拾振结构进行动力学分析,对换能结构提出3种方案并进行了优劣比较,根据换能结构方案对模型的结构参数进行了优化,得出优化后的仿真输出电压约为1.4V。最后搭建实验平台,得出实验结果约为1.2V,与仿真结果基本吻合,验证了本结构设计的合理性及正确性。     

表面式永磁同步电机单边磁拉力抑制

在永磁同步电机当中,由于磁场的不对称,会引起相应的单边磁拉力,如8极9槽电机。该文提出了一种基于永磁体周向分段的单边磁拉力抑制措施。首先,利用气隙磁导和磁动势模型,推导了永磁电机的单边磁拉力解析模型;然后基于此模型,提出了永磁体周向分段的单边磁拉力抑制措施,推导了周向分段的最佳位置和尺寸的理论值。为了验证以上理论分析,文章以一台8极9槽永磁电机为例,运用有限元计算了周向分段位置和尺寸对单边磁拉力的影响规律,验证了解析方法的正确性,研究结果表明,采用文章所提出的永磁体周向分段方法可以大大降低电机的单边磁拉力,其峰峰值可由原来的80.6N降低到13.8N,降低了82.9%。     

矢量控制下永磁同步电机的参数测量

基于矢量控制原理，介绍永磁同步电机参数测量的一种新方法。该方法利用dq坐标系上永磁同步电机的数学模型，以及处于矢量控制下，同步电机电枢磁场和永磁磁场之间的关系，借助于同步伺服系统实现永磁同步电机相关参数的测量，解决了永磁同步电机参数测量的难题。利用矢量控制情况下，电机启动制动过程中速度的线性变化过程，测量电机转子的转动惯量，为电机控制系统的数学建模与仿真分析奠定了基础。所提出的方法，不需要特殊的仪器和特别的测试要求，因而很适用于永磁同步电机参数的现场测量。     

Investigation of topology optimization of magnetic circuit using density method

Topology optimization using the density method, which determines the optimal topology by distributing the magnetic material in the design domain, is attractive for designers of magnetic devices, because an initial conceptual design can be obtained. As the number of design variables in the design domain is so huge, a sufficient solution cannot be obtained by using the direct search method. Then, the steepest descent method is adopted to obtain fast convergence. In this paper, some problems in applying the density method to the practical topology optimization are investigated. The accuracy of calculating the sensitivity using the adjoint variable method and the effect of initial material density on the obtained results are examined. The effectiveness of the proposed optimization method is illustrated by applying it to the determination of the optimal topology of a permanent magnet which generates a uniform magnetic field. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 155(2): 53–63, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20259     

水平集法在核磁共振仪磁极形状优化中的应用

提出一种设计永磁型核磁共振磁体磁极形状的优化方法，该方法用水平集函数隐式地描述材料界面，通过连续性形状灵敏度分析，可得到隐式描述的材料界面上各点的演化速度，而水平集的演化由哈密尔顿－雅可比方程控制，该方程可通过有限差分法求解。设计结果表明了该优化算法的有效性。     

磁体外部片状均匀磁场区的构建

在磁体外部构建片状均匀磁场区域，是磁体设计所面临的一个全新问题。文中提出了一种混合逆数值算法，以探索这种设计的可行性。混合逆数值算法是一种两步算法，包含直接矩阵反演求逆和二次规划两个步骤。文中对该数值算法进行了详细的描述，并用它成功地找到一种多磁块组合的单边永磁磁体结构。经通用有限元计算软件仿真和对磁体模型的测量表明，这种磁体结构能够较好地在磁体外部一侧构建片状均匀磁场区。用单边永磁磁体在磁体外部构建片状均匀磁场区的实现，为开展单边均匀场常规磁共振成像系统研制等科学研究打下了坚实的基础。     

An investigation of topology optimization for 3D magnetic shielding problems

Novel approaches to the 3D optimal design of magnetic shields are presented, in which topology optimization is achieved with the aid of numerical magnetic field analysis. The numerical procedures are implemented by means of a genetic algorithm combined with hybrid finite element and boundary element methods. This results in an overall increase in the optimization speed with acceptable computational accuracy. Finally, we present numerical results that demonstrate the validity of the proposed approach. © 1998 Scripta Technica. Electr Eng Jpn, 122(3): 55–61, 1998     

新型永磁调磁式磁齿轮的设计与优化

为了提高磁齿轮的输出转矩和运行转速、减小永磁体的涡流损耗,提出一种新型永磁调磁式磁齿轮,分析其工作原理和转矩特性,结果表明相比较传统的磁齿轮,新型永磁调磁式磁齿轮具有传动效率高、转矩密度高、可高速传动的优点。在此基础上,为了获得新型磁齿轮的最优结构参数,以提升输出转矩和减小齿槽转矩为优化目标,提出一种基于参数敏感性和响应面法相结合的多目标优化方法,对新型磁齿轮的永磁调磁块、外转子及内转子永磁体等结构参数进行优化设计,利用有限元法分析优化前后新型磁齿轮的电磁性能,表明多目标优化方法可进一步提升新型磁齿轮的输出性能,为其应用和优化设计奠定了基础。     

感应耦合电能传输系统中能量与信号反向同步传输技术

针对感应耦合电能传输(ICPT)系统电能与信号同步传输方法中信号反向传输的优化问题,在深入分析已有文献的基础上,采用信号并联注入、串联拾取的能量信号反向同步传输拓扑,并提出其参数设计方法。该拓扑充分将ICPT系统的谐振电感考虑到载波信号发射电路中,增强信号发射强度;通过LC谐振回路的选频滤波及放大作用提升信号接收强度;同时,基于交流阻抗分析法对拓扑参数进行了建模分析和优化设计。最后,通过仿真和实验验证了拓扑及参数设计方法的可靠性与有效性。     

大型封闭空间中UWB定位基站拓扑的通用设计方法

超宽带(ultra-wide band, UWB)技术是无人装备在巡检具有多障碍物的大型封闭空间时获取定位坐标的主要方法之一。目前主要依赖人工方式设计UWB定位基站拓扑的构型、位置和数量。这种方式存在设计效率低下,设计效果未知,性价比难以确定等问题。为此,本文提出了一套较为科学完善的定位基站拓扑评价体系,并提出了一种在大型封闭空间中自动设计定位基站拓扑的通用方法。该方法以仿真模拟为基础,通过遗传算法结合拓扑评价体系,自动生成贴合实际应用场景的最优拓扑方案,包括最优的基站布设数量以及布设位置信息。实验结果表明：1）经通用设计方法生成的拓扑相比使用基站数量最多的拓扑,综合性能提高了6.2%;相比使用基站数量最少的拓扑,综合性能提高了21.2%。2）经通用设计方法生成的拓扑相比人工设计的锯齿形拓扑,综合性能提高了114%,设计效率提高了92.9%。可见,针对具有多障碍物的大型封闭空间场景,本文的方法可以在较短的时间内设计出综合性能较优,性价比较高的定位基站拓扑,为无人装备在此类大型封闭空间中开展全自主定位和巡检奠定了基础。     

考虑障碍区影响的海上风电场集电系统拓扑设计

对于海上风电场集电系统的优化设计,现有设计方法大部分只考虑了电缆和开关的合理配置,而没有充分考虑障碍区对拓扑设计的影响。为此,本文提出了一种考虑障碍区影响的海上风电场集电系统拓扑优化设计方法。采用GIS技术对障碍区进行图层化处理,并利用最小面积不定形包围盒法将障碍区表示为最小面积矩形包围盒。在此基础上,结合Dijkstra算法与Prim算法的优点可得求取避障路径的优化算法,再通过基于层次分析法且兼顾经济性和可靠性两个方面影响因素的模糊综合评价模型来比较海上风电场集电系统的拓扑方案,就可完成海上风电场集电系统的最优拓扑设计。最后的算例及分析验证了本文算法的可行性。     

Improving Networks‐on‐Chip performability: A topology‐based approach

The performability metric is commonly used in Networks‐on‐Chip (NoC)‐based systems to represent their abilities to successfully complete specific tasks in finite time intervals. In this paper, we present a novel topology‐based performability model for NoC‐based systems. The model is used to evaluate the performability of NoC‐based systems at early design phases. A comparative study of nine commonly used network architectures is performed using the proposed model. The purpose of the study is to explore the impact of the network topology on the performability of NoC‐based systems. Using the output from this study, a new methodology is proposed to improve the performability of a given application at early design phases. In this methodology, a joint consideration of five design parameters (network topology, target application traffic distribution, mapping of processing elements, noise power, and voltage swing) is carried out. Using the proposed methodology, designers can select the optimal topology for a given application that maximizes system performability. The effectiveness of the proposed methodology in determining the optimal topology is verified by experimental work and validated through a case study of a video application. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.