无线供电式音圈电机的磁路优化设计

针对音圈电机在长时间往复运动容易发生故障的缺陷,提出一种取消供电引线,利用电磁感应原理进行非接触电能传输的新型音圈电机结构。本文对新型音圈电机的供电结构进行了数学模型推导分析,并且通过有限元优化分析软件对不同永磁体分布方式和结构尺寸参数下的气隙磁密进行分析,提出了相应的优化思路。最后完成对永磁体磁路结构和供电磁路结构的尺寸优化设计,令该新型结构可以满足设计要求并制作了一台样机验证了该优化结果     

多通道经颅磁刺激线圈阵列的驱动与控制

经颅磁刺激是一种无痛、无创的神经刺激技术,近年来在医学上被广泛使用。与传统单通道磁刺激线圈相比,多通道线圈阵列可以实现多点同步刺激、扫描刺激以及刺激模式的灵活切换,因此具有更好的发展前景。但由于线圈阵列驱动电路复杂、线圈间存在电磁耦合等难点,多通道线圈阵列的驱动与控制方法仍需进一步研究。该文基于8路独立导线构成的4×4直导线阵列,设计了一种新颖的多通道线圈阵列的驱动与控制电路。驱动电路主要包括充电电路和8路放电电路,用于在线圈阵列中产生脉冲电流;控制电路则主要用于切换刺激模式和控制脉冲电流的幅值及重复频率。通过仿真计算和实验测量,分析电磁耦合对脉冲电流波形的影响,验证了该驱动与控制电路可以实现线圈阵列在不同重复频率、不同刺激模式下工作,并且在理论上,线圈阵列下方3cm处的刺激强度足够达到脑细胞的兴奋阈值。     

A Wireless Integrated Circuit for 100-Channel Charge-Balanced Neural Stimulation

The authors present the design of an integrated circuit for wireless neural stimulation, along with benchtop and in-vivo experimental results. The chip has the ability to drive 100 individual stimulation electrodes with constant-current pulses of varying amplitude, duration, interphasic delay, and repetition rate. The stimulation is performed by using a biphasic (cathodic and anodic) current source, injecting and retracting charge from the nervous system. Wireless communication and power are delivered over a 2.765-MHz inductive link. Only three off-chip components are needed to operate the stimulator: a 10-nF capacitor to aid in power-supply regulation, a small capacitor ($≪$ 100 pF) for tuning the coil to resonance, and a coil for power and command reception. The chip was fabricated in a commercially available 0.6- $mu$m 2P3M BiCMOS process. The chip was able to activate motor fibers to produce muscle twitches via a Utah Slanted Electrode Array implanted in cat sciatic nerve, and to activate sensory fibers to recruit evoked potentials in somatosensory cortex.      

基于线圈电流的永磁真空断路器控制方法

为使永磁真空断路器(VCB)分合闸的动作时间保持一致,实现可靠的同步关合,基于永磁机构(PMA)的动态特性,分析了动触头在不同运动阶段下的线圈电流,以及参考电流曲线的获取方法。基于Simulink控制模型,通过改进滞环控制方法有效实现了对参考电流曲线的跟踪。为检验控制算法,设计了以ARM处理器为核心的智能控制器,通过选取3种不同容量的储能电容,在150～200V电压范围内进行了断路器的分合闸实验。结果表明,基于上述控制原理设计的控制器可以有效控制断路器的动触头的行程轨迹,使动触头的运动轨迹与参考电流曲线的运动轨迹保持一致;在选定的线圈参考电流曲线下,实际断路器分合闸的动作时间的误差≤0.3ms。     

用于永磁体测量系统的亥姆霍兹线圈的原理及设计

就亥姆霍兹线圈测磁原理作了较为详尽的论述,并且介绍了线圈的尺寸选择原则,最后对磁偶极子模型进行了修正,尽可能地降低了线圈设计的理论误差,对设计较为精确的亥姆霍兹永磁体测量系统有一定的参考意义.     

磁脉冲压缩系统元件参数及电路仿真

应用Pspice电路分析软件,对单级磁脉冲压缩系统在纯电阻负载(400Ω)情况下的压缩过程进行比较全面、准确的模拟,其中磁开关的模型基于微秒脉冲激励下的磁芯B-H曲线。当负载为400Ω时,Pspice模拟结果揭示了饱和变压器PT和磁开关MS1的磁芯所需的饱和时间分别为4μs和400 ns,输出的负极性脉冲峰值-55 kV,半高宽为100 ns,下降沿为50 ns,实验结果很好地验证了这一结论。     

永磁调速器的磁路结构设计

永磁调速器作为一种新型的调速节能设备,安装在电机与负载之间,采用全新的磁路耦合原理,通过调节气隙实现转速的控制.结合永磁耦合器与永磁电机的相关理论,设计了小功率永磁调速器,通过对磁路结构进行三维动态磁场仿真,分析磁路的形成机理、耦合原理.仿真结果表明这种磁路结构设计合理、可行.在此基础上,完成了磁路相关参数的优化设计.     

永磁机构操作线圈等效电路的建模

从电路角度分析了永磁操动机构的线圈电流波形与动铁心行程间的关系,采用分段线性化的思想,建立了操作线圈的两种等效电路模型。根据实际机构仿真设计中给出的操作线圈电流波形计算出模型中各段电路参数,并对线圈中的电流波形进行了拟合。将其与同一机构的仿真设计波形和操作实验结果进行比较后证明,用这种方法建立电路模型、计算电路参数是正确可行的。所提出的电路模型可用于永磁机构操作控制器中线圈电路的仿真设计,特别是选择电力电子器件及其保护电路参数。     

基于罗氏线圈的室内电源负载电流检测电路设计

通过分析罗氏线圈的测量原理,设计了一款作为电流互感器的罗氏线圈及其信号调理电路,用以实时测量室内电源的负载电流。该罗氏线圈采用塑料圆环作骨架和漆包铜线为绕线,信号调理电路采用由新型低噪声的OPA 211构成的二级精密运算放大电路,其中,第一级运算放大电路将罗氏线圈感应出来的毫伏级电压信号加以放大,第二级运算放大电路采用钽电容作为积分元件,用以还原被测电流和对产生的干扰噪声信号进行滤波。实验结果表明:该罗氏线圈及其信号调理电路具有线性度好、测量精度高、制造成本低等优点,满足0.5级电流互感器工频电流测量要求,具有工程应用意义。     

可见光磁光隔离器的磁路设计与模拟

设计了几种用于可见光磁光隔离器的永磁磁路。将隔离器磁体截面设计为不同磁化方向磁体的组合。由于截面各部分磁体磁化方向的不同,分别构成直线型、π型和T型磁路。用Ansys有限元软件对这些磁路进行了磁场模拟,基于磁场分布模拟,可以选择可见光磁光隔离器所需的最佳磁路。并且得到了磁场分布的详细数值结果,为磁光隔离器的设计与制作提供了理论依据。     

逆方法设计用于3T磁共振成像的乳腺射频线圈

射频(RF)线圈是磁共振成像(MRI)系统的关键部件之一,用于射频信号的发射或接收,乳腺3 T MRI中采用专用的射频线圈可进一步提高磁共振成像的质量。为了获得简单的线圈绕线形状并使得射频磁场分布均匀,研究利用了L曲线自动选取和手动选取惩罚因子对线圈绕线形状和磁场分布均匀性的影响,并结合目标场方法和流函数方法,提出了一种用于3 T(磁感应强度为3 T)乳腺磁共振成像的射频线圈设计方法。研究结果表明:1×1、2×1、2×2、4×1等4种半球形相控阵射频线圈的绕线形状随着阵列增加而变复杂;惩罚因子取利用L曲线自动选取的值时,磁感应强度线性方程的解最精确,阵列1×1在[10-25,10-18]区间内无论怎样选取惩罚因子,灵敏区内的磁场分布误差(即实际值与理想值之间的误差)都40%,阵列2×2和4×1的磁场分布误差10%,但是线圈绕线形状非常复杂,工程上难以实现;手动选取惩罚因子的值,可以使得磁场分布误差40%,而且线圈的绕线形状简单;与相同半径和高度的圆柱型射频线圈相比,所提出的半球型射频线圈磁场分布更为均匀。可得结论:惩罚因子越小,则线圈绕线越复杂,而磁场分布越均匀;反之,惩罚因子越大,则线圈绕线越简单,而磁场分布越不理想。在简单的线圈绕线形状和保证射频磁场分布均匀之间取得平衡需要根据L曲线手动调节选取惩罚因子的值。     

一种双线圈磁保持继电器自动检测系统的研制

双线圈磁保持继电器的吸合电压和复归电压均需分级再进行组合,且组合数最多达16种.针对传统手工筛选方式存在效率低和差错率高等局限性,开发了一种磁保持继电器自动检测系统,介绍系统各组成单元及相应功能,并给出相应环节注意事项,经测试准确性与测试效率比较,该系统实现了取料、测试与分级、喷码、收料四个过程高效紧密衔接,减少周转,不仅提高测试效率,还能确保测试分级准确性,避免因混入分级错误产品带来的质量风险.     

旋转式室温磁制冷机用高场强永磁磁路的设计

把基于磁热效应的室温磁制冷技术应用到空调及家用冰箱上,除了需要具有巨磁热效应的磁致冷材料(磁工质)外,高场强永磁磁路的设计与制造也是其关键.传统方法设计的永磁磁路很难得到较高的场强.本文在中空圆柱型磁场源(hollow cylindrical flux source)的基础上,通过改进磁路结构设计出了用于旋转式室温磁制冷机的高场强永磁磁路,用有限元法计算了磁场分布,磁路工作气隙中心的场强达1.96T.     

开关磁阻电机磁路优化设计及性能分析

以三相6／4极开关磁阻电动机为研究对象,借助Ansoft软件对电机磁路进行分析计算,建立铁耗数学模型,优化结构参数,研究减少铁耗的方法。分析了极弧对转矩脉动的影响。系统调试结果证明电机性能可以满足使用要求。     

直流断路器瞬动式磁脱扣器的设计分析

以直流断路器瞬动式磁脱扣器为研究对象,通过电磁建模分析,获得了其静态特性随气隙长度的变化规律。在此基础上,结合铁心运动过程进一步计算获得其动态特性,为瞬动式磁脱扣器的优化设计提供了计算方法。     

Power Flow Control of a Power Conversion Circuit for Contactless Power Transformer Systems with Coil Misalignment

The coupling coefficient between the coils of a noncontact power supply system is reduced by coil misalignment. This reduces the output voltage and the active power in the coils. To cope with these problems, an instantaneous current control method is applied to a single‐phase contactless power transformer system in order to apply the equivalent impedance of the PWM rectifier at the load side of the transformer. We propose a control method to supply power constantly to the load even when there is a misalignment in the receiving coils. The limit of the transferred power associated with the proposed control method is investigated. The proposed system, including the control method, is verified by experimental tests over a power range of several tens of watts.     

断路器单稳态永磁操作机构优化设计

为了提高电磁力、降低合闸功率及满足工作电压范围可靠分／合闸,以断路器中单稳态永磁操动机构为研究对象建模,及Ansys仿真分析其额定工作电压下电磁吸力。改进设计了永磁机构,以达到优化目标,为永磁机构的优化设计提供一定参考。     

直流小型断路器磁吹永磁片的设计分析

阐述了直流小型断路器的灭弧原理,从直流小型断路器的动作特性、分断、寿命等方面进行了仿真和试验。分析了影响磁吹永磁片特性的几个重要因素,为直流小型断路器磁吹永磁片的设计、产品改进和性能提升提供参考。     

10 kV永磁断路器驱动电路设计及其脉宽调制仿真

永磁断路器作为过零投切开关使用是一个新的应用领域。针对目前普遍采取的直接电容对断路器线圈放电,断路器线圈开关电流不一致而导致永磁断路器开关动作存在分散性的问题,设计了一种新型永磁断路器驱动电路,跟踪给定线圈工作电流,保证线圈开关动作电流相同,并给出了的电路参数选择方法及适用范围,最后用软件进行了仿真,验证了方案的可行性。     

电动汽车无线充电系统磁耦合线圈结构的多目标优化设计

对于电动汽车无线电能传输（WPT）系统的磁耦合线圈结构优化设计,需综合考虑功率等级、传输效率与经济性等。首先分析了线圈匝数与匝距对传输功率、传输效率及线圈经济性的影响。然后,基于带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-II）,提出了以线圈效率与线圈经济性为优化目标,以3.3 kW额定功率与线圈尺寸为约束边界,对线圈匝数与匝距进行多目标优化设计的方法。最后,基于Maxwell-Simplorer联合仿真验证了优化设计方法的可行性与有效性,优化后线圈最大传输效率可达93.4%,两侧线圈损耗均得到改善。