基于等效磁荷理论的磁力驱动器磁场计算

本文利用等效磁荷理论建立了磁感应强度与隔离盘半径及角度等参数之间的三维解析模型,分析了盘式磁力驱动器磁场分布。针对12极的盘式磁力驱器,利用Matlab编程模拟出磁场的三维空间分布,并探索了磁力驱动器的不同参数对输出转矩的影响规律。本文所做工作为平面式磁力驱动器的优化设计及研究涡流发热问题提供了依据。     

基于超磁致伸缩材料的谐波驱动器结构与磁场优化设计

基于超磁致伸缩材料(giant magnetostrictive material,GMM)正逆耦合效应以及能量转换特性,提出一种集驱动、传动及传感于一体的新型自感知谐波驱动器构想.利用ANSYS分析谐波减速器运行过程中波发生器应力分布情况,结合波发生器尺寸结构求解GMM棒的尺寸参数.基于毕奥萨伐尔定律推导驱动线圈内部磁场求解方法并设计驱动磁场和偏置磁场布置方式.利用COMSOL Multiphysics建立驱动器电磁机三场耦合模型,分析在不同条件下驱动线圈内部磁场分布情况以及驱动器的位移输出特性.结果表明:在永磁体总长度不变情况下,对永磁体实行内置均匀布置,随着永磁体片数逐渐增加,磁场均匀度从44％降低到26％,输出最大位移从0.123 mm下降到0.114 mm,GMM棒应力分布均匀度显著提高.     

非均匀磁极盘式无铁心永磁ISG电机设计与分析

为了提高集成式起动-发电机(ISG)的输出特性,降低电机成本,利用Halbach阵列永磁体理论,结合盘式电机三层叠式绕组技术,提出非均匀极弧长度Halbach盘式无铁心永磁ISG电机。首先,分析了电机结构及特点和电磁场计算过程。其次,以电机气隙磁场分布作为设计指标,利用三维有限元分析软件对电机的永磁体极弧比例、电枢直径比、转子轭部厚度等结构参数进行参数化优选。与预估结构参数对比表明:优选后电机永磁体主副磁极比例为5∶2∶1∶2时,气隙磁密基波幅值提高了9.72%。三层叠式绕组可增加线圈有效边长度,提高气隙磁场利用率,感应电动势平均值增加了8%。     

用磁场能量计算磁力

本文介绍了用磁场能量计算磁力的方法，并利用这方法证明了两个载流闭合回路之间的磁力遵从牛顿第三定律。     

电磁式柔性直线驱动器概念设计与参数优化

设计了一种结构紧凑可实现力位解耦控制的电磁式柔性直线驱动器.该柔性驱动器主要由变刚度装置和位置调节装置两部分组成,其中变刚度装置采用双线圈-永磁铁对称布置结构,通过动态改变线圈中输入电流的大小调节电磁力,从而实现变刚度输出.建立了通电线圈周边磁场的数学模型,并采用等效磁荷法推导出永磁铁在通电线圈磁场中所受电磁力的显示表达式.在此基础上,分析了设计参数对电磁力的影响规律,完成了变刚度装置的参数优化设计.通过虚拟仿真分析了变刚度装置的力-位移和力-电流特性,并将实验结果与理论结果进行对比,验证了变刚度装置力-位移和力-电流特性的准确性和有效性.结果表明,所设计的柔性直线驱动器能够实现变刚度控制.     

铝转子单边盘式感应电机的新型等效电路

铝转子单边盘式感应电机气隙较大,主要参数随半径变化,用传统电机分析法会造成较大误差,且无法准确描述铝转子中集肤效应的影响.采用一种新的电磁模型,利用分环计算和多层行波磁场模型有效解决了该电机存在的特殊问题,提高了模型精度.通过磁场分布计算得到电机的T型等效电路.分析了等效电路中电感和电阻参数.制作样机并通过空载试验和短路试验测定其T型等效电路参数,试验结果与计算结果误差较小,证明该方法能准确估算铝转子单边盘式感应电机的主要参数.计算电机电磁转矩随转差率变化的情况,高转差率下的实验转矩输出值与计算值接近.     

圆电流在磁场中所受的力与力矩

本文利用安培定律直接导出均匀磁场对圆形载流线圈的作用规律,并结合磁场中的高斯定理,求出圆形载流线圈在非均匀磁场中所受的磁力.     

盘式无刷直流电机动态性能仿真的场路耦合法

将电机的瞬变电磁场与外电路耦合起来,直接考虑无刷直流电机系统中电机本体与驱动控制系统间的相互作用,并通过考虑盘式电机磁场三维分布的影响,对盘式电机的二维磁场模型进行了完善,建立了盘式无刷直流电机动态性能仿真较完整的数学模型,提高了动态性能仿真的精度;提出了“相带运动法”模型,较好地处理了盘式的电机式、转子相对运动问题。用此法对盘式无刷直流电机进行了深入分析,得出了一些有价值的结论。     

基于电磁-温度耦合方法的永磁驱动器温度场分析

基于电磁-温度场耦合方法,分析了盘式永磁驱动器的温度场.基于电磁场解析计算建立了盘式永磁驱动器的电磁场解析模型,推导了涡流损耗公式.计算了热阻和散热系数,并以涡流损耗为热源,建立了盘式永磁驱动器等效热网络模型.预测随负载变化时盘式永磁驱动器的涡流损耗和铜盘温度的变化.解析结果与有限元结果比较表明:基于电磁-温度场耦合方法所建立的电磁场解析模型和温度场解析模型能快速、准确地预测涡流损耗和铜盘温度.     

基于环形磁场励磁的两面磁力抛光试验研究

磁力抛光多数以单面抛光为主,较少有双面同时有效抛光方式.本文提出了基于环形磁场励磁的磁力抛光新工艺,该方法可以同时有效抛光两个表面.通过设计能励磁环形磁场的电磁铁,并进行三维有限元仿真分析,搭建了环形磁场双面抛光装置.利用该平台进行不锈钢两面抛光工艺试验研究,探讨了电流强度、磁极与工件间间隙、主轴转速和抛光时间工艺等参数对表面粗糙度R_a的影响.得出表面粗糙度R_a随着抛光时间、工作间隙、工件转速的增大而减小.设计正交实验方案得出合理的两面磁力抛光工艺参数,并最终取得了具有良好表面粗糙度R_a的两面工件样品.试验证明,该方法可以同时对工件的两个表面进行抛光,两个表面的表面粗糙度R_a由最初0.2μm下降到R_a(S)=0.094μm和R_a(N)=0.068μm.     

静脉血管的磁场分布及其变异

血液是携带大量带电粒子的粘滞性液体。在血液循环流动中,带电粒子的流动构成血管内及其周围的磁场分布。确定磁场分布对于了解人体的健康状态有很大意义。本文根据血液的几何参数和物理参数,静脉血管周围的磁场分布并讨论病变对磁场分布的影响。计算结果表明,静脉血管的磁场由线性及非线性两部分组成,磁场分布强烈地依赖于血液成分,血流量及血管构型。当血管发生病变时,磁场灵敏地发生畸变。本文结果对通过探测磁场分布方式获得心脏及血管病变的信息提供理论依据。     

开关磁阻电机一体化飞轮储能系统磁场耦合分析

拟定一种新型的飞轮储能系统方案,即电机采用开关磁阻电机,并将电机转子与飞轮电池转子一体化.针对开关磁阻电机定子极绕组和支撑系统中的绕组都会产生磁场并相互影响形成耦合磁场的问题,利用电磁场分析软件分别对开关磁阻电机所产生的磁场、轴向磁力轴承所产生的磁场和径向磁力轴承所产生的磁场进行仿真对比分析.结果表明:开关磁阻电机内部磁场分布在各个情况下都符合"磁阻最小原理",能够正常工作,开关磁阻电机转矩在耦合场的影响下有所变小并使飞轮转子的速度有所提升.     

考虑端部效应的铁磁梁式板磁力摄动分析

基于磁场摄动技术和广义变分原理得到的磁力公式,对铁磁梁式板在斜磁场作用下的磁场和磁力摄动展开研究,给出了斜磁场作用下铁磁梁式板结构的摄动磁场及其磁力摄动表达式,使得解析分析斜磁场作用下铁磁梁式板磁弹性耦合问题成为可能。研究表明:只有考虑了磁场端部效应的斜磁场磁力摄动公式才能模拟铁磁结构的弯曲模式且能够定性揭示铁磁简支梁式板弯曲构形为双半波形。     

盘式磁流变液离合器的设计与分析

磁流变液离合器是一种利用磁流变液剪切应力来进行离合的一种装置,它传递的力矩随外加磁场的变化迅速变化.本文在理论上给出了盘式磁流变液离合器的设计方法,推出了磁流变液离合器传递力矩的方程,得出了盘式磁流变液离合器中磁流变液体积、厚度等的计算公式.为盘式磁流变液离合器的设计奠定了理论基础.     

鼠笼转子磁力联轴器空载气隙磁场有限元分析

为得到鼠笼转子异步磁力联轴器内部磁场的直观分布情况,首先给出了空载磁场理论分析,其次运用ANSYS软件对影响该磁力联轴器气隙磁场的主要因素:磁极数、永磁体厚度、内转子槽数、槽宽和槽深进行了模拟分析.结果表明当磁极对数为14极,永磁体厚度为8mm,槽数为24槽,槽宽为8mm,槽深为18mm,在安装允许的范围内气隙长度为最小时磁力联轴器的气隙磁密最大.鼠笼转子异步磁力联轴器的有限元分析方法为该类联轴器的结构优化设计提供了一种新思路.     

行波磁场驱动的磁力传动系统空间磁场数学模型

为提高大间隙、高转速条件下磁力传动系统的可靠性,提出行波磁场驱动的大间隙磁力传动技术,研究磁力传动系统窄间数学模型.首先,分析系统主动磁极(电磁体)磁极状态和从动磁极(永磁体)转动状态之间的关系,确定驱动水磁体转动的电磁体4个磁极状态及切换顺序;其次,基于磁路基本原理,通过磁场分析和建模,以电磁体4个磁极状态之一的NS(N表示其左极、S为右极)为例,对电磁体的空间磁场分布进行研究并建立空间磁场数学模型;最后,以MATLAB为平台对4个磁极状态的空间磁场数学模型进行求解,将求解结果与实验数据进行对比.研究结果表明,电磁体空间磁场数学模型是正确的.     

磁力研磨机理研究

磁力研磨是1种利用磁性磨料和磁场作用进行研磨加工的工艺方法.阐述了磁力研磨的特点,分析了研磨过程中材料的去除机理,研究了磁性磨料、磨粒的受力状况和磁力研磨的磨削原理.     

大功率盘式磁力离合器结构参数敏感度分析

为了解决500 kW级磁力离合器安装体积大、挂重大的问题,结合等效磁路法和有限元方法,对影响其电磁特性的主要结构参数进行敏感度分析.基于等效磁路方法,建立磁力离合器理论模型,分析结构参数对其电磁特性的影响.根据扇形和矩形永磁体的结构特征及电磁特性,确定永磁体形状的一般选取原则.针对永磁体极对数和占空比、导体盘温升、材料以及导体转子尺寸等主要参数对磁力离合器转矩特性的影响也进行了详细分析.结果表明:结构参数和磁导率主要影响磁路中各元素的磁阻和气隙磁场;导体盘电导率降低1.0 ×107 S/m,临界转差率增大约0.02;改变单一参数不能大幅提高磁力离合器的最大输出转矩,各参数之间互相影响,共同决定磁力离合器的输出特性.     

鼠笼转子异步磁力联轴器磁场的有限元瞬态分析

为了获得鼠笼转子异步磁力联轴器负载运行时的状态,运用Ansoft公司开发的Maxwell 2D软件对其进行有限元瞬态分析,得到磁力联轴器瞬态磁力线、涡流密度分布以及扭矩.分析表明磁力联轴器内外转子的转速差改变了磁场分布,且使得内转子导条上产生较大的涡流,同时能够平稳地输出扭矩.对分析结论进行了试验验证,得出用Maxwell 2D进行瞬态分析获得的扭矩值精确度为70%～85%,且可以利用端部系数和摩擦系数进行修正.结果表明,运用Maxwell 2D对磁力联轴器进行瞬态分析具有可行性和实用性.     

大间隙磁力驱动轴流式血泵的电磁特性

为提高大间隙磁力传动下系统的驱动能力、传递效率和稳定性,提出三齿槽定子驱动轴流式血泵的大间隙磁力传动技术,对系统的驱动力矩和空间磁场分布电磁特性进行研究。建立三齿槽定子驱动力矩和空间磁场理论模型,利用MATLAB软件解析求解理论模型,并将解析值与ANSYS数值求解值对比,通过实验对驱动力矩和空间磁场理论模型和仿真模型进行验证。研究结果表明:驱动力矩和空间磁场数学模型正确;血泵在运行过程中稳定,连续运转过程无失步现象,系统传递效率提高;增大电流和减小主从磁极距离能提高驱动能力;主从磁极相对位置在x方向位于0 mm,y方向距离小于60 mm,z方向在±1.5 mm内,可提高系统驱动能力。该研究为大间隙磁力传动技术的可行性提供了途径和依据。