新型多相位多线圈激励感应加热电磁炉

针对传统单线圈电磁炉加热过程中锅体温度难以均匀的问题,本文提出一种新型具有不同相位励磁的多线圈感应加热电磁炉,线圈间加载不同相位的电流,利用涡流邻近效应发热对温度的影响来提高锅具表面温度分布的均衡性,并且通过有限元法进行涡流场与温度场的双向耦合仿真。在保证锅具的涡流损耗和加热半径相同的情况下,分析比较了新型多相位多线圈电磁炉和传统单线圈电磁炉锅具表面涡流和温度分布,分析结果表明新型电磁炉能实现更均匀的温度分布,为多相位多线圈电磁炉的设计提供了理论依据。     

锥形线圈无线电能传输特性优化

锥形线圈具有平面螺旋线圈与柱形螺旋线圈的综合特性,可用于无线电能传输系统中的磁耦合机构。本文首先基于电路理论建立模型,推导出磁耦合机构参数与系统输出参数的关系;然后利用Maxwell软件,从磁感应强度与互感的角度分析与比较传统平面螺旋线圈与圆柱螺旋线圈,提出匝间距不同的两种锥形线圈,两种线圈分别使用铁氧体板及铁氧体条;最后搭建无线电能传输系统实验样机。实验与仿真结果表明,与柱形螺旋线圈相比,锥形线圈结构作为发射线圈时,接收线圈在偏移距离为0～75mm内可获得最高达85.5%的电能传输效率,最高提升4.9%;偏移距离为0～50mm内输出功率也较高,最高达264W,提升15.3%。     

T型铝管接头感应钎焊方法研究

应用不锈钢棒及测温液研究了发卡式感应线圈加热效率的空间分布情况;研究了T型铝管接头铝管在两种发卡式感应线圈中的感应钎焊时间及焊接质量,得到了T型铝管接头在感应钎焊线圈中的最佳钎焊位置,为实现T型铝管接头感应钎焊的自动化打下基础。     

新型横向磁通感应加热线圈

由于横向磁通感应加热装置依然存在装置出口处沿带材宽度方向上带材表面温度分布不均匀的问题,制约其工业应用。感应加热器线圈形状和位置对带材表面涡流分布、温度分布和电磁力分布都会产生重要影响。本文提出一种新型横向磁通感应加热线圈结构,并在同等输入电流、相同规格被加热带材和同等气隙厚度条件下,与两种典型线圈结构进行比较。利用有限元方法进行三维仿真计算得到的运动带材表面的磁感应强度、涡流、热源和温度分布说明本文提出的感应线圈结构在保证效率的同时能够获得更为均匀的出口温度,为新型带材横向磁通感应加热装置的制作提供了理论依据。     

开关电源高频功率平面变压器热设计研究

高功率密度要求和高频下涡流损耗(包括磁芯和线圈的涡流损耗)的急剧增大对高频功率平面变压器的热设计带来巨大挑战.通过分析平面变压器热传递特性,提出一种可分别计算线圈和磁芯温升的热模型及其建模方法.此外,根据铁氧体磁芯的损耗温度特性,还提出一种平面变压器温度设计准则.实验证明提出的热模型具有足够高的工程精度,而提出的温度设计准则可使变压器具有良好的热稳定性,从而改善了平面变压器热性能.     

基于最优发射半径的锥形线圈WPT系统优化

在无线电能传输系统中盘式发射线圈存在一个使传输功率最大的最优半径值,并且传输距离的改变也会造成发射线圈最优半径值的变化.针对这一问题,提出了量化发射线圈最优半径与传输距离关系的方法,继而指导发射线圈的优化设计.首先从系统空间磁场的分析上,证明了最优发射半径的存在性,然后探究并拟合出最优发射半径与传输距离之间的表达式,设计了每匝线圈半径均为最优值的锥形螺旋发射线圈.最后经有限元仿真验证,优化的锥形线圈系统较传统的柱形线圈系统互感提升了140.16％,周围环境的漏磁更少,证明了优化的锥形螺旋线圈的优越性.     

磁耦合机构拾取线圈平面金属的影响及其抑制方法

针对磁耦合机构中与拾取线圈同一平面的金属对磁耦合无线电能传输(MC-WPT)系统带来的涡流损耗与系统失谐问题,通过建模与仿真分析,给出了不同材料、尺寸、位置的金属对耦合机构参数和MC-WPT系统性能的影响规律.并在此基础上提出了一种主动抑制线圈平面的金属对系统影响的耦合机构,给出其参数设计方法.最后通过仿真与实验验证所...     

基于混合方法的PWM逆变器下永磁同步电动机的温升研究

提出一种新型基于等效热网络与有限元相结合的混合方法,建立了三维磁热耦合模型,对一台在脉宽调制(PWM)逆变器驱动下的30 kW/50 Hz表贴式永磁同步电动机进行了仿真研究.首先用场路紧密耦合方法分析电机的分布热源.包括涡流损耗、铁损和铜损.利用该热源分布,结合适当的热网络,研究了耦合温升问题.仿真结果表明,由于载波谐波的影响导敛永磁体中涡流损耗的大量增加,其温升也非常显著.试验验证表明,磁块表面和机壳的测量温度与分析结果栩吻合,因此该分析方法能准确预测水磁体温度.     

基于HFSS仿真的感应耦合传输装置设计

钻井油基钻井液环境下电信号传输困难是当前研究热点之一.针对此难题,设计高频感应耦合传输装置予以解决,其核心传输部件为感应耦合传输线圈.通过建立高频结构仿真(HFSS)仿真模型及实验室实物模型测试,设计出一种感应磁耦合传输线圈结构,解决井下复杂钻具感应耦合传输问题.仿真模型通过建立多线圈传输模型,研究不同圈数在不同介质条...     

电动汽车无线充电新型DD耦合机构设计与优化

基于磁耦合谐振式无线能量传输技术,文中设计一种新型DD线圈结构用于电磁耦合谐振式无线充电系统。通过分析无线充电耦合机构数学模型,确定传输效率与频率、互感、等效负载以及原副边绕组的电阻之间的关系。通过搭建不同的磁耦合线圈结构的ANSYS仿真模型,比较磁耦合线圈结构的改变对线圈参数的影响,确立优化方向。最后搭建系统实验平台对磁耦合机构的优化方案进行验证。在线圈偏移量和输入功率变化的情况下,磁耦合机构效率能够保持在95%左右,实验结果与仿真分析结果一致。     

Capacitor-less induction heating system with self-resonant bifilar coil

In this work, a capacitor-less self-resonating coil-based induction heating (IH) system with magnetic resonant coupling has been proposed. In the conventional heating system, the inclusion of additional capacitor for creating the resonance results in poor efficiency of overall system. To overcome this issue, a bifilar coil system is implemented, which leads to series resonance at a particular frequency. The key mechanism is self-resonance wireless power transfer concept to IH system; hence, no capacitor is needed in the system. The coil has a series association of the coil inductance and capacitance at the resonant operating condition. A mathematical modeling and steady state analysis is performed for the conventional (solenoidal) coil and bifilar coil to estimate the actual value of the capacitance and inductance of the coil. The performance of the bifilar coil system is tested through COMSOL multiphysics simulation tool and parameters like eddy current, magnetic flux, and temperature distribution in the work piece are analyzed. The experimental setup of the bifilar coil-aided IH system is implemented with PIC16F877A microcontroller, and FLIR thermal imager is used to analyze the temperature distribution on the work piece. The experimental results are compared with the simulation results, and the bifilar coil system provides a promising solution.     

海洋平台结构损伤涡流热成像检测激励线圈设计

海上平台作为海上石油开发的重要设施,处在海水浸泡、冲击等恶劣环境中,很容易出现损伤,影响其安全性。管节点作为高应力集中的部位是海上平台结构中更易产生损伤的地方,因此对管节点进行检测十分重要,为适应海上平台管节点这种特殊结构的损伤检测,利用涡流热成像技术,考虑管节点结构、在管节点表面感应出的涡流分布情况等因素,设计出了圆台形线圈、三角形线圈、扁平双线圈三种形式的线圈,并通过COMSOL、SolidWorks完成了相应的仿真模拟,为了符合实验室需求,又构建出了等比例待测工件及线圈的实际模型,通过实验模拟、MATLAB数据处理验证了仿真模拟的准确性及所设计线圈的有效性。结果表明,扁平双线圈对海上平台管节点的加热效果更佳,能够用于对其损伤缺陷的检测。     

神经网络预测应用于横向磁通感应加热中涡流场与温度场的有限元分析

利用神经网络预测横向磁通感应加热中连续运动金属薄板表面涡流分布和温度分布。所采用的两条神经网络中，一条对涡流场分布进行预测，另一条对温度场分布进行预测。在抽取的检测样本中，预测温度分布的相对误差平均值为1．6～3．2％，以神经网络预测结果作为非线性有限元离散方程组迭代求解的初值，比薄板初始温度作为初值的情况节省55．6～67．6％的迭代次数。     

考虑土壤耦合传热特性的地下供热管道泄漏温度场仿真分析研究

基于k-ε湍流模型,利用Fluent软件,对地下供热管道泄露前后温度场分布进行二维数值模拟.模拟结果表明:在地下供热管道发生泄漏前后,对应于泄露发生的部位以及泄露流体出流口方向的不同,地表温度场分布也会呈现不同的变化;同时该分布还受到地表与空气的对流换热系数的影响.以上仿真结果,对于从地表温度场变化入手,判断地下供热管道是否发生泄漏及泄露状况具有一定的指导意义.     

煤粉无油二级直接点火燃烧器试验研究及数值模拟

为掌握煤粉无油二级直接点火燃烧器内部流动、燃烧特征，进行了试验和数值模拟。详细地分析了燃烧器内部速度场、煤粉颗粒浓度场和温度场，结果表明：在燃烧器第一级，其流动特征及煤粉颗粒浓度合理分布有利于加热管道对煤粉颗粒的点燃，点燃过程中加热管道的截向上有3种不同的温度分布；燃烧器第二级内部流动特征有利于气相的混合，第二级的火焰温度比第一级更高。最后把模拟结果同实验数据进行了对比分析。该文的分析结果对于煤粉无油二级直接点火燃烧器的现场运行及其优化设计都有一定的指导作用。     

基于三维电磁仿真软件的无线充电耦合机构建模与仿真研究

针对电动汽车无线充电技术,考虑发射线圈和接收线圈发生径向偏移的情况,基于两线圈结构的串串型拓扑,通过三维电磁仿真软件Maxwell来对比圆形、矩形和DD型线圈的抗偏移性能。通过添加磁芯和铝板等对所选线圈进行优化设计。借助Maxwell和Simplorer实现联合仿真,验证该无线电能传输系统设计的可行性。在两线圈间发生偏移的情况下,为实现无线电能传输系统的传输效率达到95%以上的目标,给出了一种基于线圈比较选择的磁耦合机构设计流程,并根据流程设计了切实可行的无线电能传输系统。通过试验验证了该系统的可行性。     

钢丝拉拔温度控制的数学模型

用数学物理方法对钢丝在高频螺线管中加热的全过程进行了描述。感应加热是在高频磁场中导体产生感应电流和导体内部的磁滞作用而引起导体自身发热而进行的加热过程。在研究集肤效应和邻近效应的基础上，求出综合效应和电流分布，再求出温度分布的数理方程。最后给出了该偏微分方程的数值解法及其计算程序。此结果适应于圆柱形导体在感应线圈中加热的情况。     

多相异步电机端部绕组电磁与结构耦合场分析

为了研究电磁力对定子端部绕组的影响,需要将电机运行环境中的电磁场和应力场进行耦合分析.本文通过Pro/E建立异步电机的三维模型,以异步电机定子端部绕组作为研究对象,通过有限元法对模型进行修改及电磁与结构顺序耦合的仿真计算,得到运行时电机端部绕组的应力和应变分布.仿真结果表明,此方法适用于电机的耦合场计算,对研究电机的三...