永磁缓速器制动性能影响因素的数值模拟

针对车用永磁缓速器的设计参数优化问题,建立永磁缓速器的电磁场数学模型.应用有限元方法对缓速器的磁场和涡流场进行数值求解,详细讨论了转子的电导率、磁导率以及镀覆层对制动力矩的影响,并得出转子表面改性后缓速器制动功率公式.仿真结果表明:转子材料的电导率较小时,电导率与制动力矩基本成正比例关系,但随电导率进一步增大,制动力矩逐渐趋于饱和;转子相对磁导率对制动力矩的影响较小;高电导率且非磁性材料的转子产生的制动力矩远小于软磁材料;镀覆层能增加制动力矩的最大值,并使得制动力矩最大点向低速移动,但会导致高速时制动力矩更快地下降.     

永磁涡流缓速器制动特性分析及试验研究

针对重载货车下坡制动负荷过大的问题,基于永磁涡流制动原理提出一种制动力矩可无级调节的永磁涡流缓速器,用于车辆辅助制动.通过有限元法对永磁盘和涡流盘吸力特性进行分析,设计了制动力矩调节机构.通过建立永磁涡流缓速器数值分析模型,应用有限元仿真软件JMAG-Designer分析了缓速器的电磁场分布,并得到了制动力矩与转速变化的关系.通过分析温度对涡流盘材料电磁特性的影响,采用数值模拟的方法得出了制动力矩随温度影响的变化规律.试制了Φ485 mm×255 mm永磁涡流缓速器样机,对不同气隙的数值仿真数据和试验数据进行对比,并对缓速器不同涡流盘材料时的制动特性进行了台架拖动试验.结果表明:低速时数值仿真和台架拖动试验数据吻合较好.永磁涡流缓速器持续制动特性试验表明,在82 s内涡流盘表层温度上升了158℃,制动力矩下降了34.8%.     

电涡流缓速器结构参数的节能优化设计

分析了电涡流缓速器的节能特性,提出了两个适用于电涡流缓速器的节能评价指标:制动增益系数和单位质量能量密度。以此评价指标为目标函数,建立了电涡流缓速器结构参数的节能优化设计数学模型。运用遗传算法寻求设计变量的全局最优解。获得的最优解表明:基于节能设计的优化结果优于以最大制动力矩为目标函数的优化结果,对电涡流缓速器的结构设计有一定的指导意义。     

基于混合模型的电涡流缓速器制动力矩特性分析

针对电涡流缓速器制动力矩数学模型在高速时的计算力矩与实际输出力矩存在较大偏差的缺点，提出了一种基于数学模型和神经网络模型相结合的混合制动力矩模型，在电涡流缓速器低速时采用数学模型计算力矩，在高速时采用神经网络模型来逼近非线性输出力矩.分析了电涡流缓速器的输出制动力矩在低、高速时的特性，提出了数学模型与神经网络模型切换点的选择方法.通过实验对比了基于数学模型和基于混合模型的制动力矩曲线的逼近效果，结果表明混合模型更为有效.     

电涡流缓速器的应用研究

缓速器是一种辅助刹车系统，有延长传动系统和制动系统寿命的功效，根据物体穿过极性相反的线圈磁场时，将产生电涡流，把物体的动能转化为热量消耗掉，由该理论研制出了缓速器，作为汽车的辅助制动装置。通过实验验证了该缓速器具有安全、实用等特点，符合汽车辅助制动装置的要求。目前已经成功开发出该产品作为辅助制动系统应用于汽车上。     

几个影响电涡流缓速器输出扭矩的参数对比研究

作为汽车的辅助制动装置，电涡流缓速器的应用已经越来越广泛，输出扭矩是反映其性能的最主要的工作指标。经长时间的对比研究，我们发现线圈线径、转盘气隙、转子转速对制动和矩影响明显。而产品的设计、制造、安装及其运行状态都与这几个参数相关联。     

径向构造电液复合缓速器制动特性

为保证在长下坡工况时的安全行驶,重载车辆普遍安装液力缓速器或电涡流缓速器.液力缓速器(液缓)低速特性差,单独使用难以满足重载车辆在低车速下长坡时对辅助制动系统的需求,而电涡流缓速器(电缓)在高速时扭矩小,由此得出:电缓与液缓两者的制动性能具有互补的特点.结合液力制动及电涡流制动机理,将电缓与液缓一体化设计,获得了一种径向构造的电液复合缓速器(简称电液复合缓速器).该缓速器在低转速下主要依靠电涡流缓速部分制动,在高速时依靠电涡流缓速部分及液力缓速部分共同作用.对试制的样机进行台架试验,研究了电液复合缓速器的制动特性和控制方法.同时,建立车辆仅依靠缓速器制动的动力学模型,并根据试验结果建立了考虑响应时间的缓速器模型.通过对上述模型进行数值模拟,研究在相同空间内设计的电液复合缓速器、纯液缓和纯电缓的制动特性.研究发现车辆仅依靠电液复合缓速器进行制动,不但能够满足国标对车辆辅助制动系统的要求,还能够使制动时间最短.除此之外,可仅通过控制电涡流部分的制动扭矩实现车辆的恒速控制,从而简化车辆辅助制动系统的控制难度.     

用H的棱边有限元法计算三维工程涡流问题

推导了在整个求解区域以Ｈ为变量求解三维稳态线性涡流场的公式。在涡流区采用棱单元离散,在非涡流区从节点元出发,利用节点元与棱单元插值函数的关系,推导出棱单元离散的加权余量公式。在推导过程中,自动消除了交界面处表面积分带来的方程组系数矩阵的非对称性,节省了内存。用此公式求解了ＴＥＡＭ ＷＯＲＫＳＨＯＰ ２１．０问题,对计算结果进行了分析。     

棱边有限元法在涡流场数值计算中的应用

本文讨论了三维瞬态涡流场的数值计算的两种方法：混合有限元－边界积分法（ＦＥＭ—ＢＩＭ）和新Ａ法．在ＦＥＭ—ＢＩＭ法中，以磁场强度Ｈ（用于涡流区）和样标量位（用于非涡流区）用为状态变量，充分利用了ＦＥＭ法和ＢＩＭ的各自优点，同时还采用了棱边单元的离散技术．这样，由于离散区域只限制于涡流区域及其边界，所以和常规有限元法相比，大大减少了未知量．在新Ａ法中，引入了补树的概念，使约束规范变得更为容量处理．本文最后给出了两个计算实例，并对这两种方法所得的结果进行了比较．     

大型变压器线圈涡流损耗的有限元计算

采用线性轴对称正弦稳态场的有限元法对变压器线圈的涡流损耗进行了研究,并对实际产品进行了计算。编制了适用于任意计算场域的自动剖分程序,正弦稳态场的计算程序,涡流损耗的计算程序。     

基于Ansoft的高速永磁无刷直流电机磁场有限元分析

基于Maxwell二维瞬态磁场分析理论,依据给定的技术指标,运用RMxprt快速确定电机电磁及结构设计方案,并导入Maxwell中建立二维有限元仿真模型,基于场路耦合有限元法对电机的机械特性和效率进行了仿真分析,仿真结果精确地反映了高速永磁无刷直流电机的启动过程,为电机的优化设计、减少转矩脉动、提高启动转矩提供了理论依据。     

ICBCG算法及其在涡流有限元法中的应用

给出ＩＣＢＣＧ算法迭代格式，并把它应用于涡流有限元计算。对它的收敛性进行了较详细的分析和探讨，提出了在一定场合下可使收敛加速的返回迭代法。     

薄板涡流问题的有限元法

提出使用磁场强度Ｈ作状态变量计算薄导体板中多连域涡流分布的方法。借助于磁场强度Ｈ的微分,在薄导体板的均值面的边界上,电场强度Ｅ的切向分量被耦合进有限元方程,而电场强度Ｅ的法向为零的边界条件被强加。使用变带宽高斯消去法求解产生的带状稀疏不对称方程组。因为剖分区域仅为导体极,本方法的计算代价很低。在一个工业模型上,该方法被检验,计算结果与测量结果一致。     

采用电磁缓速制动器的汽车滑移率计算模型

针对目前车辆的可靠性和安全性存在的问题,建立了采用电磁缓速制动器的汽车在制动过程中滑移率的计算模型,分析了电磁缓速制动器在辅助制动过程中对汽车滑移率的影响,研究了制动临界情况下滑移率与地面附着系数之间的相互关系,为电磁缓速制动器的设计及其与车辆间的匹配,以及车辆制动过程中滑移率的最佳控制打下了基础.     

涡流检测渗碳层深度中磁感应强度的计算

建立了当涡流检测渗碳层深度时所涉及的有限元计算方程,开发了有限元软件进行计算和后处理,得到了不同渗碳层深度时的磁感应强度图。结果表明,渗碳层深度不同时磁场分布也不同,两者之间有较好的对应关系,计算结果与实验结果相吻合。     

二维开域涡流场A位有限元一边界元耦合算法

研究了二维开域涡流场矢量磁位Ａ的有限元一边界元耦合算法：直接耦合法和间接耦合法，给出了上述算法应用于国际电磁场２１＃基准问题Ｂ模型的计算结果，为将耦合算法推广到三维涡流场Ａ－Φ位计算打下了基础。     

电磁场数值分析中的B样条有限元法

本文基于变分原理和B样条函数理论的应用,以矩形单元上的B样条函数作为形状函数,构造了B样条有限元法,为规则场域中电磁场分析计算问题提供了一种理想的数值计算方法。本法与通常的有限元法相比,不仅可得更高精度的位函数数值解,而且基函数的一阶导数连续,使场量计算精度也相当理想。此外,计算量和所需计算机内存容量都显著减少。文中,在不同媒质交界处,成功地引用B样条重节点理论,解决了多种媒质场域内电磁场求解问题。同时,还采用变形的B样条函数基解决了强加边界条件的处理问题。本文提供的方法通过典型示例的解析解予以验证。     

高温超导磁体热应力的有限元数值模拟

为了研究高温超导磁体的热应力应变,利用Bi223带材试绕制了一个双饼型高温超导磁体,并以此为研究对象,为磁体中的带材和环氧涂层都建立了应力应变的有限元模型,分析其从室温冷却至液氮温度过程中应力应变的变化。