永磁导轨悬浮和导向磁力研究

为了寻求永磁悬浮导轨磁力的简便算法,基于由磁荷法和虚位移法给出的永磁磁力数值积分公式,结合两块平行矩形截面永磁体及永磁导轨结构特点,推导出永磁悬浮导轨解析磁力模型;根据介质分界面为平面的电流镜像法,得到了永磁体在铁磁体中的镜像,分析了永磁导轨的悬浮磁力和导向磁力。模型分析表明：两块截面平行永磁体的磁力分别与永磁体剩磁的平方和永磁体的纵向长度成正比,磁力随永磁体的横截面增大而增大,随永磁体的间距增大而减小;永磁导轨悬浮磁力随永磁导轨倾斜度增大而减小,导向磁力随永磁导轨倾斜度增大而增大。该模型通过代数运算就可得到精度较高的磁力计算结果。经验证,模型计算值和实验值吻合。     

笼型转子磁力耦合器永磁体工作点校核

针对笼型转子磁力耦合器设计时,永磁体空载工作点取值范围不确定的问题,将磁路法与图解法相结合,得到了笼型转子磁力耦合器工作点初估值确定及校核的方法.分析了永磁体工况不同外磁路永磁体工作永磁体点位置,绘制了永磁体工作点校核流程图.根据笼型转子磁力耦合器中永磁体向外磁路提供的磁通及磁势与外磁路磁导的关系,建立了工作点初估数理模型,并通过空载外特性计算得出每极气隙磁通与外磁路总磁势的关系.采用图解法绘制永磁体工作图,可从工作图中获得永磁体的工作点,比较初估值与工作图中工作点的误差,可选择笼型转子磁力耦合器永磁体合理的工作点.     

不同矩形截面的两个平行永磁体磁力解析模型

为了解决不同矩形截面的两个平行永磁体磁力数值计算复杂、缺乏易于计算的磁力解析模型问题,基于磁荷法和虚位移法得到两细长永磁体磁力公式,采用四重积分法建立了新的不同矩形截面永磁体磁力解析模型,分析了磁力与永磁体结构参数的关系,ANSYS仿真验证了模型的正确性。结果表明:该解析模型计算值和ANSYS仿真值吻合,采用该解析模型进行磁力计算相对简单快速,当用第1级别细分网格时,ANSYS仿真与解析模型计算的平均误差为6.17%,误差满足工程要求。该解析模型为Halbach永磁导轨设计及其结构优化提供支持。     

混合励磁磁浮系统磁力分析及永磁体厚度对磁力影响

本文针对研制的永磁电磁混合磁浮直线驱动系统实验模型,采用二维及三维电磁场有限元法进行了磁场和磁力的仿真计算,获得了X、Y和Z三个方向的磁力与气隙长度的关系,并对永磁体厚度变化对三个方向磁力的影响进行了研究,得到了有益的结论。     

永磁同步电机永磁体形状分析与优化

本文通过对永磁体形状进行分析和优化使永磁同步电机产生正弦形反电动势。首先在理想条件下利用拉普拉斯方程对永磁同步电机的永磁体形状进行了推导,并提出了两种近似的永磁体形状来代替理想的正弦形永磁体,然后通过对两种永磁体气隙进行有限元分析,可以得出这两种永磁体产生的气隙磁密与标准的正弦形气隙磁密波形比较接近。最后通过对两种永磁体电机的反电动势进行谐波分析得出弧形永磁体较瓦片型永磁体产生的反电动势谐波成分少,更适合用于永磁同步电机。     

永磁电机中永磁体数学模型的分析

永磁体的数学模型的确定是永磁电机磁场计算中的关键。文中从电磁场基本理论出发,导出了永磁体在任意复杂形状下,不同磁化方向（平行磁化、径向磁化、圆周方向磁化）时永磁体边界上等效电流的计算方法,为永磁电机电磁场分析计算奠定了基础。     

隔振(震)技术在电力设施中的应用及前景

以隔振技术在某机械旋转振动控制的工程应用为例,根据隔振器设置原则确定了隔振(震)器的刚度、阻尼以及几何尺寸,通过自主编写的程序对安装了弹簧阻尼隔振(震)器的系统进行了最大振动线位移和隔振(震)效率的计算。最后,对隔振(震)技术在汽轮发电机组基础和变电站设施中的应用进行了展望。     

基于ANSYS的Halbach永磁电动悬浮系统受力分析

Halbach结构的永磁电动悬浮是利用Halbach结构排列的永磁体产生的磁场切割导体板产生感应电流,从而达到悬浮目的的一种悬浮方式.使用ANSYS软件对这种悬浮系统受力进行了数值计算,研究了悬浮力和阻力随系统参数变化的规律,从而得到悬浮系统受力简单有效的表达式,并对该表达式所得结果同ANSYS数值计算结果进行比较,所得结果几乎一样,证明了该表达式是合理的,这对Halbach永磁电动悬浮系统的设计、计算以及其工程应用都有着较为重要的意义.     

核电汽轮机隔振装置的应用与论证

介绍了汽轮机隔振装置在国外及国内的应用概况,阐述了隔振装置的设计与隔振原理以及隔振器的主要技术参数。验算并证明了江苏田湾核电站2台1060 MW汽轮发电机组隔振系统固有频率与隔振效率可满足机组正常启动与运行的要求,最后总结了弹簧隔振装置的优点。     

永磁体分割降低永磁电机涡流损耗的分析和应用

永磁体分割可有效降低表贴式永磁同步电机(SPMSM)永磁体涡流损耗,且对电机性能影响最小。分析了永磁体轴向分割和圆周向分割与永磁体涡流损耗的关系,推导了SPMSM永磁体涡流损耗解析解。影响永磁体涡流损耗的因素,包括气隙磁密、齿谐波频率(转速和槽数)、齿距、永磁体电阻率和永磁体磁导率等。根据分析结果可知,永磁体圆周向分割对降低永磁体涡流损耗起主要作用,并通过试验验证了解析解的准确性。     

正弦波供电下永磁同步电动机径向电磁力波研究

径向电磁力是影响永磁同步电动机电磁振动噪声的主要原因。抑制永磁电机电磁振动噪声的方法为:1提高电磁力波次数;2降低电磁力波幅值;3使电磁力波频率远离电机的固有频率。本文分析了永磁同步电动机的径向电磁力波次数和频率,对力波次数以及不同磁场产生的力波频率所满足的规律进行了总结;并使用有限元法计算了两台电机的气隙磁场谐波,对由气隙磁场产生的低次数径向力波幅值进行分析,找出了产生低次数大幅值径向力波的磁场谐波源规律。     

基于等效磁荷法的永磁电机Halbach阵列磁极磁场分析

基于等效磁荷法推导出永磁电机转子磁极——瓦形磁体在空间的磁场分布。同时用有限元法进行了分析,表明两者之间偏差较小,等效磁荷法满足计算精度要求。进而利用该方法建立了永磁电机的Halbach分布转子磁极静态磁场的模型,通过改变影响转子磁极磁场分布的极弧比和副磁极磁化角度两个因素,得到在不同磁极结构下的转子磁极静态磁场径向分量变化规律:每一极中主磁极空间跨度变大会导致Halbach永磁电机转子磁极静态磁场的径向分量基波幅值变大,而谐波含量先减小后增大;随着副磁极磁化角度变大,转子静态磁场的基波幅值先变大后减小,而谐波含量刚好相反,先减小后变大。     

Relationship between magnetic poles and characteristics of revolving permanent‐magnet type magnet wheels

The authors earlier proposed a revolving permanent‐magnet type wheel called the “magnet wheel,” which has the functions of both induction repulsive magnetic levitation and thrust. In this paper, the relationship between magnetic poles and lift force or thrust characteristics is examined to investigate the performance. Five types of magnet wheels are discussed in an experimental study and four more types are used in a theoretical study with three‐dimensional numerical analysis. The following parameters are considered: magnetomotive force (mmf) of a permanent magnet; thickness of the magnet in the magnetizing direction; total volume of magnets; fundamental factor; distortion factor of the space mmf distribution of poles; pole pitch; diameter of magnet wheel; mechanical clearance; and thickness and resistivity of conducting plate. The results show the following: 1. The lift force per unit of magnet volume is approximately proportional to the fundamental factor of the space mmf distribution of the poles. A low degree space harmonic mmf is effective in increasing lift force. 2. The driving power per unit of lift force is almost entirely independent of the configuration of the primary member, including pole arrangement and position relative to the secondary conducting plate, respectively, and depends only on the resistance of the conducting plate. 3. In both the “partial‐overlap type” and “tilt type” magnet wheels, many poles with sufficiently large pole pitch are useful. In the tilt type the use of a small tilt angle is desirable. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 128(4): 111–120, 1999     

一种高效的电力变压器绕组轴向固有振动频率计算模型

在电力变压器设计过程中,绕组的固有振动频率是一个非常重要的性能参数。本文基于弹性动力学理论,根据绕组周向垫块弹性支撑等效原则,提出了一种高效的计算电力变压器绕组轴向固有振动频率的二维有限元模型,其固有振动频率的计算具有与三维模型一致的结果,但其计算效率得到大大的提高。同时研究表明,增加垫块的宽度和数量,以及增大预紧力都可以提高绕组轴向的固有振动频率,是避免绕组共振的一种有效应对方法。最后通过对固有振动频率计算的实例校核,验证了本文所提二维模型方法的有效性。     

等间距磁极分段PMLSM磁场及其磁阻力分析

为减小永磁直线同步电机(PMLSM)的磁阻力,提高其稳定运行性能,依据PMLSM结构特点,采用对每极下永磁体等分段后再等间距依次排列方法减小磁阻力.建立磁极分段的解析模型,用解析法计算等间距磁极分段时的气隙磁密,分析分段数与气隙磁密之间的关系.确定合理的磁极分段数与电机齿槽力之间的关系,使不同磁极分段产生的齿槽力相互抵消来减小齿槽力,在此基础上,通过在电枢端部特定位置处添加辅助极铁心方法来补偿端部力.有限元结果分析表明,合理选择分段数可使齿槽力明显减小,且使端部力有一定程度减小,进一步采用辅助极后,很好地消弱了端部力.     

基于振动法的磁记忆检测系统研究与设计

提出基于振动法的金属磁记忆信号检测方法。设计相应的金属磁记忆检测系统,包括带有磁场屏蔽外壳的传感器探头结构、磁记忆信号预处理模块和正交矢量锁相放大模块,并基于 STM32F107VCT6芯片设计下位机模块。利用研制的系统对经过加工的标准试件进行检测,通过测量法向磁场梯度的方法可以检测出试件应力集中区域,验证法向磁场梯度和应力集中系数的关系。     

Proposal of permanent magnet repulsive maglev transportation system: possibility of automobile with magnetic levitation

This paper describes a maglev transportation system for automobiles. The track is an array of permanent magnet blocks, and the levitating body is the bedplate which consists of permanent magnet plates, propulsion coils, levitation coils, and guidance coils. The feature of this system is that an automobile equipped with the bedplate is free to approach into the track or to swerve from the track by using four wheels with the lift. The force acting on the levitating body is calculated on the assumption that each permanent magnet can be expressed as a surface current. From the calculation results, it is proven that an automobile of 4.35 m length, 1.8 m width, and 1700 kg weight can run at a speed of 500 km/h against the air resistance force of 3704 N on the condition that the battery has an output of 337.5 V and a capacity of 190 Ah. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 159(3): 65– 76, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20491     

基于Ansoft的永磁起重器有限元分析与计算

基于等效磁荷法推导出永磁起重器模型周围磁场的解析式,使用Matlab对解析式进行图像处理,绘出整个体系空间周围磁场分布,针对一种起重永磁器进行了实验,求出了拉脱力与旋转角度的关系,证明了此计算方法的正确性。最后,在Ansoft Maxwell 2D有限元分析的二维瞬态磁场的分析模块中,对起重永磁设备的磁感应强度分布情况及力与旋转角度的关系进行了分析,得出不同旋转角度时周围磁力线分布,验证了此设计方法的正确性。该研究结果对永磁设备中磁场的计算和磁路的设计具有参考价值。     

变频器供电对永磁电机振动噪声源的影响研究

为了研究变频器供电时永磁电机振动噪声源的特征频率,采用有限元法计算变频器供电时永磁电机的气隙磁场并进行频谱分析,通过与实测气隙磁场的对比分析总结出变频器供电时气隙磁场的主要谐波频率表达式.根据麦克斯韦定律计算出作用在电机定子表面的电磁激振力,并加载到定子表面用来计算变频器供电时永磁电机的三维声场.对计算出的噪声声压级进行频谱分析,推导出变频器供电时气隙磁场谐波频率与电机振动噪声频率的对应关系表达式并进行实验进行验证.实验结果表明利用所得到的解析表达式可以预估出永磁电机在变频器供电条件下的主要振动噪声峰值频率.     

基于转子偏心坐标系的无轴承永磁薄片电机径向悬浮力模型

针对无轴承永磁薄片电机(BPMSM)运行时转子悬浮不够稳定的问题,研究了影响BPMSM转子悬浮性能的主要因素,即转子径向悬浮力模型。依据位移补偿控制理论和角坐标系的概念,建立了新的转子偏心坐标系。在转子偏心坐标系下,基于麦克斯韦应力张量法,利用积分和三角变换推导了转子径向悬浮力模型,并设计悬浮力绕组电流直接控制系统。建立电机的有限元模型,通过对比径向悬浮力的有限元分析结果与数学模型计算结果,验证了所推导数学模型的正确性与准确性。