一个电磁感应演示实验的分析与计算

对"圆柱形永磁体在铜管中下落运动"的电磁感应现象进行了分析,得到了电磁阻尼系数、下落速度和下落距离的表达式,并利用实验数据进行了模拟计算.     

电磁轴承系统刚度与阻尼特性的研究

电磁轴承系统中控制器的参数影响着系统的刚度和阻尼的基本特征,轴承刚度和阻尼特性决定了轴承的基本性能.在Maxwell电磁力公式基础上,分析了控制参数与轴承刚度和阻尼的的关系,得到了刚度、阻尼与控制参数之间的线性与非线线性关系解析解,并推导了在PID控制器作用下,电磁轴承系统的线性刚度.     

复杂圆柱型波能装置能量转换特性研究

针对波能装置转换效率优化问题,基于线性规则波理论和粘性阻尼建立了复杂圆柱形振荡浮子的一维运动方程,从而得到了振荡浮子的固有频率和阻尼因素表达式,并推导了最佳阻尼和最佳弹簧下波能装置的最优转换效率表达式.研究中采用分离变量法得到了整个无限区域的势函数表达式及振荡浮子附加质量、阻尼系数和波浪激励力表达式.数值计算发现,在某些工况和波浪频率下,振荡浮子的阻尼系数为负值,理论上说明波能装置有发生尖锐共振的条件,此时波能装置将吸收无穷多的波浪能量.     

电磁阻尼器设计研究

针对空间对接机构中使用的电磁阻尼器工作原理和结构特点,对其物理模型进行合理简化,在此基础上运用电磁场理论分析推导了电磁阻尼器转子杯的涡电流密度公式,并对阻尼力矩计算方法进行了研究,建立了电磁阻尼器的数学模型,为电磁阻尼器的工程设计和分析提供了理论基础。通过对电磁阻尼器在特定参数下模型公式的合理简化,得到电磁阻尼器结构参数对阻尼力矩影响的函数关系,并通过工程实例说明了转速与阻尼力矩之间的关系,结果具有较高的理论和实用价值。     

被动式电磁阻尼器特性研究

为了简单可靠地增加转子系统的稳定性、抑制转子的共振振峰,提出一种新型的被动式电磁阻尼器.基于电磁学原理和阻尼器的工作条件，推导出转子涡动时线圈中波动电流的计算公式,得到了阻尼器的阻尼系数和刚度系数的计算公式.讨论了非叠片转子系统电磁阻力矩的附加功耗问题,并通过数值计算和实验研究了静态电流和转速对阻尼器工作特性的影响. 实验结果表明, 阻尼器的阻尼系数随着静态电流增大而增大、随转速的上升而下降. 随着电流的增加, 由阻力矩引起的附加功耗也迅速上升. 这种阻尼器能有效抑制转子的共振振幅. 被动式电磁阻尼器无需传感器和闭环控制, 稳定性好.     

反共振振动筛支撑弹簧阻尼的设计与研究

以反共振理论为基础,建立反共振振动筛的数学模型,并对其进行动力学分析求解.将质量比和固有频率比代入系统稳态振幅表达式,最后得到系统阻尼率与稳态响应的关系式.根据筛箱和电机架支撑弹簧的不同组合方式,得到不同的阻尼率与稳态响应的关系曲线.根据实际工程特点以及阻尼率和系统一阶共振振幅的关系,确定最佳的弹簧组合方式,也就确定了反共振振动筛支撑弹簧阻尼.     

双稳态电磁离合器的基本原理和动态特性控制

研究一种新型的电磁离合器的原理和动态性能控制问题.采用Ansoft软件分析该电磁离合器的静态特性,采用能量法对离合器的状态切换过程进行研究,并进行仿真分析.在此基础上,提出采用电压控制法和电磁阻尼法改善电磁离合器动态特性的方法.仿真分析和实验结果证明了原理的正确性和上述控制方法的工程实用性.     

电磁轴承的力学特性

本文导出了主动型电磁推力轴承的承载能力、刚度、阻尼和稳定区域的解析表达式并对其进行了无量纲化计算，以ＰＤ和ＰＩＤ控制为例推导出调节参数与轴承设计参数、偏置电流的关系式和各种静、动力学特性曲线，为进一步研究多自由度控制的电磁轴承转子系统的动力学性能打下基础．本文的研究方法和部分结果也适用于电磁径向轴承．     

Pall型摩擦阻尼支撑体系试验研究

鉴于Pall型摩擦阻尼普通支撑会对框架边柱产生附加轴力,考虑采用防屈曲支撑来代替普通支撑,使支撑充分发挥作用,同时不会对边柱产生增长的附加轴力,为防屈曲支撑在Pall型摩擦阻尼支撑体系中的应用奠定基础.由于Pall型摩擦阻尼器滞回特性不受支撑屈曲力影响的特性,故采用普通钢板来代替防屈曲支撑进行Pall型摩擦阻尼支撑体系试验研究,同时对此支撑体系在考虑几何非线性情况下进行有限元AN-SYS仿真分析.对比试验结果和仿真分析结果,表明试验结果与仿真分析结果得出的Pall型摩擦阻尼器摩擦力和支撑内力的变化规律基本相同,为下一步采用防屈曲支撑体系进行试验研究奠定基础.     

节点板在支撑轴压力作用下的稳定分析

为研究支撑框架结构中与梁柱连接的支撑节点板受压稳定性和影响因素,并给出节点板稳定验算的合理方法,对不同规格的节点板进行特征值分析和全过程双重非线性分析.通过按特征值分析得到的节点板弹性稳定承载力,反推出节点板板柱模型的计算长度系数,得到关键参数对板柱计算长度系数的影响规律,给出简单实用的计算长度系数双线性表达式.通过支撑板式连接节点的非线性分析,得到不同参数下节点板稳定承载力的精确值,在分析其变化规律的同时,验证了按所提计算长度系数表达式确定节点板稳定承载力的合理性.     

直流平面电磁泵流槽结构的实验研究

目的　研究直流平面电磁泵流槽结构与静压头的关系和相对效率 .方法　在以水银为传输介质的模拟直流平面电磁泵上进行实验 ,测量不同流槽结构在相同工作参数下静压头的大小 ;并以理论计算值为1 0 0 %的效率 ,计算了不同流槽结构的相对效率 .结果　不同结构的流槽 ,在相同工作参数下产生的静压头不同 ,相对效率有很大的差别 .结论　电磁泵的流槽结构对电磁泵的压头及相对效率有显著影响 .抑制工作电流的漫流 ,优化电力线方向 ,尽可能减小流槽腔体表面积 ,增强进液口的封口力等结构因素是提高电磁泵效率的重要途径     

微机械电磁继电器的研究

为了电磁继电器的微型化和提高生产效率,基于微机电系统(MEMS)加工技术提出并试制出一种微机械电磁继电器.这种微继电器由底层磁路、平面励磁线圈和活动电极(衔铁)构成比较完整的磁路,依靠励磁线圈的电流来控制其开关动作,微继电器体积约为5mm×5mm×0.4 mm,其制作工艺主要采用光刻、溅射、电镀和腐蚀牺牲层等常规微加工工艺;同时,利用磁路模型进行了电磁力的理论计算,利用其结果对活动电极尺寸和励磁线圈匝数进行了优化设计,给出了试制的微继电器样品的初步测试结果,励磁线圈阻抗约300Ω,触点导通阻抗约1.7Ω,励磁电流约50mA时可使继电器可靠吸合.     

电动汽车无线充电金属异物检测线圈电磁特性

在电动汽车无线充电系统中,为实现较大范围内对小型金属异物的有效检测,提出一种金属异物检测线圈电磁特性的分析方法. 基于谐振电路在受到金属异物干扰后会产生失谐现象,论述金属异物检测的基本原理;分析检测线圈电磁特性的主要影响因素,给出将若干个PCB(Printed Circuit Board)型小线圈通过串并联构成线圈组的线圈设计方案;用Maxwell软件仿真分析金属异物进入检测线圈上方对线圈磁场的影响,得到不同的线圈结构参数和线圈连接方式对检测线圈电磁特性的影响规律;在无线充电环境下,用检测线圈组的感应特性仿真实例验证所提出的检测线圈组设计方案的可行性. 结果表明:本文提出的设计方案能够有效抑制电动汽车无线充电过程中环境磁场引起检测线圈的感应电压噪声,金属异物检测线圈电磁特性的分析方法能够为电动汽车无线充电系统中金属异物检测线圈的设计提供指导.     

磁耦合谐振式电动汽车无线充电桩的电磁特性研究

针对电动汽车无线充电桩工作过程中的复杂电磁环境问题,研究了磁耦合谐振式无线充电桩逆变部分和耦合线圈的电磁特性. 给出了磁耦合谐振式线圈电场强度的理论推导,利用FEKO仿真软件对磁耦合线圈进行建模,并对其电场和磁场强度进行了分析,发现线圈的电场和磁场分布呈现一定对称性,且对称性在电场中更明显; 在发射线圈的圆心处,电场和磁场都达到峰值水平; 从发射线圈到接收线圈,电磁场呈先减小后增大的趋势.     

圆形与椭圆线圈在平板电磁成型中的应用比较

通过对椭圆形线电流产生的磁感应强度的推导,得出椭圆线圈所产生的磁感应强度的分布规律,并进一步得出圆线圈所产生的磁感应强度的分布规律,以及工件所受的磁场力的分布规律. 进行了两组实验:采用小孔模具,用圆形与椭圆形线圈进行成型,比较了两个工件的变形深度;采用盒形模具,用圆形与椭圆形线圈进行成型,比较了两个工件在中心部位的变形以及长度方向的变形充分程度. 结合磁感应强度的分布规律对实验结果进行分析,得出了两种线圈的适用情况:对于长形工件,采用椭圆线圈要优于圆形线圈;对中心部位变形要求较高的工件,应尽可能采用圆形线圈.     

基于新型正八边形励磁线圈的高精度电磁流量测量技术研究

受外界扰动和流速分布的影响,电磁流量计在进行流量测量过程中仍然存在测量精度不高的问题,改进电磁流量计励磁线圈结构是提高精度的重要手段之一.本文基于新型正八边形励磁线圈实现了电磁流量测量精度的提高,首先在研究权重函数优化原理的基础上,通过分析了正八边形线圈的磁场理论模型得出了基于均匀磁场理论的电磁流量计优化思路;其次,基于有限元分析软件建立了正八边形励磁线圈电磁流量计的仿真模型,确定了正八边形励磁线圈磁场分布最优的结构参数,并通过对比圆形和方形线圈同等条件下的权重函数分布,证明了正八边形线圈权重函数分布均匀性优势;最后搭建实验平台,进行磁场测试实验和流体测试实验进行验证.磁场测试结果表明,正八边形线圈电磁流量计磁感应强度在管道中心区域能够维持在2.063mT左右,总体磁感应强度波动范围在0.11mT以内,说明正八边形线圈磁场具有良好的均匀性;流体测试结果表明,当流量在0.743m/s-2.582m/s时,单点相对示值误差最大仅为0.950%,系统重复性误差在1.034%以下,经过优化后的系统提升了测量精度,对后续电磁流量测量计的励磁线圈设计具有指导意义.     

电磁液冷缓速器制动性能

针对电涡流缓速器制动力矩热衰退严重的问题,提出了一种基于横向磁通的转子内嵌式电磁液冷缓速器,研究了其结构特点和工作原理,根据其涡流分布规律,利用电磁学原理推导出了缓速器制动力矩计算公式,得到了缓速器制动力矩与转子尺寸、凸极形状、定子材料、励磁电流及转子转速等参数之间的关系,并通过试验验证了制动力矩计算公式的正确性.最后对该电磁液冷缓速器进行了空损力矩试验和制动力矩热衰退试验.试验结果表明,该电磁液冷缓速器结构合理,功率密度高,持续制动热衰退小.     

电磁换能器加载效率的优化设计与仿真

针对传统的电磁超声换能器导线与铝板间由于集肤效应导致加载效率较低这种情况,设计了一种改造电磁超声加载线圈和整体结构的新型电磁超声加载装置。基于有限元仿真软件,分别建立传统与新型的电磁超声加载器的有限元分析模型,并对其激发过程进行仿真,将两模型所得仿真结果 (铝板内洛伦兹力,交变电流密度)进行分析对比。得出结论:新型的电磁超声设计能够显著提高加载效率。     

基于电磁能的自供能技术原理分析

针对无线传感网络在变电站应用中节点电源的问题,提出了一种基于电磁能的自供能技术,即将耦合线圈靠近载流母排,线圈就会产生感应电动势,为无线传感器节点提供电源.利用此技术模拟了母排周围磁场分布,计算得到了磁场中线圈的感应电动势,干扰大小在4‰左右,从理论上验证了此种技术的可行性.