粒子群算法在小容量智能交流接触器设计中的应用

针对小容量智能交流接触器,提出了一种全新的控制方案,采用3台分立的磁保持继电器作为智能交流接触器本体,进行三相电路的智能控制.将粒子群算法引入该产品的优化设计中,使其具有更加合理的电磁机构与动态特性,进一步减少了在吸合过程中产生的触头弹跳和铁心撞击,实现了吸合、吸持、分断过程的动态优化控制,提高了产品的各项性能指标.     

考虑漏磁和铁心磁场分布的磁路仿真

本文在三维有限元仿真接触器吸合过程动态仿真的基础上,进行磁路模型构建,综合考虑了铁心磁阻、铁心漏磁及铁心磁场分布不均匀等特性,通过对三维仿真中漏磁磁力线和铁心中磁密的分布进行分析,将漏磁分为铁心内部漏磁和外部线圈漏磁,并利用安培环路定理分析铁心中的磁密分布。通过对三维仿真结果和磁路模型仿真结果及实验进行了对比,验证了该模型的可行性,大大缩短了仿真时间和参数化仿真效率,为后续的的电磁系统优化设计打下了基础。     

继电器电磁机构结构参数对磁吸力的影响

在对继电器电磁机构磁吸力理论分析基础上,采用ANSYS软件建立电磁机构有限元模型,仿真分析继电器电磁机构衔铁面积、线圈匝数及气隙厚度结构参数变化对电磁机构磁吸力的影响。仿真结果表明:衔铁面积大小变化与磁吸力呈线性关系变化;安匝数、气隙厚度与磁吸力呈非线性关系变化。理论值和仿真值的相对误差为020％～714％,验证了仿真结果的正确性。     

考虑触点影响的航天继电器寿命预测方法

电磁继电器作为航天系统中的一种关键器件,其性能直接影响着整个系统的可靠性.现行航天继电器的触点大多具有多组且比较紧密的特点,造成了继电器在工作过程中触点组之间相互作用,影响了继电器的退化性能.针对此问题,提出了基于吸合时间退化变量的建模方法.采用小波-卡尔曼滤波算法对模型状态进行估计,将触点组之间的相互影响用带参数的线性关系表示,并用极大似然估计进行参数更新,从而进行继电器寿命预测.通过基于PC104的继电器测试系统获取实验数据,分析验证了该算法的有效性和可行性.     

变压器铁心电磁振动仿真及影响因素研究

为了研究变压器铁心的电磁振动的多场耦合问题,使用应变能原理修正铁心磁-结构耦合关系对变压器铁心的本体振动进行仿真研究.将硅钢片磁化特性曲线导入到仿真模型中,计算得到线圈中的电流密度以及铁心闭合回路中的磁感应强度分布,实现电场与磁场的耦合.利用应变能原理对磁致伸缩力进行等效,并以等效磁致伸缩力为耦合变量对铁心进行结构瞬态...     

交流接触器特性分析

建立了基于LabVIEW软件的系列交流接触器动态特性仿真分析系统,该系统由动态特性计算与动态特性分析两个模块组成.动态特性计算模块用于计算不同电压、合闸相角等参数下动态磁链、线圈电流、运动速度、吸合时间等动态特性,为分析交流接触器最佳动作过程提供依据.利用动态特性分析模块可以仿真不同工作情况下的电流特性、吸反力配合特性、触动时间、吸合时间、末速度等特性,同时具有计算起动容量、线圈绕组温升等功能.通过实验验证了仿真分析系统的准确性和可行性,并对比分析线圈匝数、线径对接触器动特性的影响.     

飞轮储能用Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机的设计

为了有效简化系统结构,提高系统功率密度和效率,提出一种外转子Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机应用于飞轮储能系统的电动机/发电机.阐述了外转子无轴承永磁电机的工作原理;分析了Halbach阵列永磁转子的结构和性能;通过有限元方法对电机的气隙磁场、反电动势、径向悬浮力、单边磁拉力和电磁转矩进行计算和分析;最后采用场路耦合瞬态有限元法分析了无轴承永磁电机的转子涡流损耗.仿真结果表明,与传统的无轴承电机相比,Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机在气隙磁场、反电动势、径向悬浮力、单边磁拉力、电磁转矩以及转子涡流损耗方面表现出更好的性能,适合应用于飞轮储能系统.     

实际工况下磁控饱和电抗器的振动研究

在不同的直流偏磁下,硅钢片会表现出不同的磁化特性以及磁致伸缩特性。为了研究实际工作状态中磁控饱和电抗器的振动,对不同直流偏磁下硅钢片的磁化特性和磁致伸缩特性进行测量。并基于测得的本构关系,建立磁控饱和电抗器的电磁-机械多场耦合模型。考虑铁心的电磁力和硅钢片的磁致伸缩效应,进行磁控饱和电抗器在不同直流偏磁下电磁场和机械场的数值计算,以得到磁通密度、应力和振动的分布情况以及直流偏磁程度对磁控饱和电抗器振动的影响,进而分析电抗器不同位置的振动情况,为减少磁控饱和电抗器的振动噪声提供有力的理论依据与计算方法。     

磁阀式可控电抗器性能优化研究

提出了一种基于铁心饱和原理的八字形分布式磁阀结构的电抗器,它能将输出电流中3、5和7次谐波快速降低到国标以内,还能明显减小磁阀处的横向磁场分量,减小铁心损耗.基于以上特点,首先根据2015年陈绪轩提出的多级饱和磁阀式可控电抗器(MSMCR)的谐波数学模型推导了八字形分布式磁阀电抗器的谐波数学模型,然后利用MATLAB和ANSYS有限元仿真软件分别进行了谐波特性和铁心损耗的仿真分析并与2015年陈绪轩提出的多级饱和磁阀式电抗器进行比较.仿真数据和波形与理论分析相一致,这不仅说明仿真实验的正确性,同时也验证了八字形分布式电抗器具有良好的特性,这将为磁阀式可控电抗器的优化设计提供重要的参考依据.     

复合轻型吸波涂层电磁参数及吸波性能的研究

制备了复合轻型导电导磁材料与环氧树脂吸波涂层,用3cm波导式测量线在9.2GHz测量其电磁参数及吸波性能.实验结果表明,复合导电导磁材料与环氧树脂的质量分数对吸波涂层的电磁参数及吸波性能有较大影响,当复合导电导磁材料与环氧树脂的质量分数为50%,涂层厚度为1.7mm时,吸波效果最好.其吸收峰值为34dB,大于10dB的有效带宽,达11GHz.     

车用内置径向式永磁同步电机的降振优化设计

为降低永磁同步电机径向电磁力所引起的电磁振动噪声,基于电磁场、结构场以及声场有限元分析方法,提出了一种基于隔磁磁桥偏移的优化方法.以一台车用内置径向式永磁同步电机为研究对象,将电机隔磁磁桥所在位置沿转子外径的圆周轨迹向磁极方向偏移,同时对隔磁磁桥相邻间距与隔磁磁桥长度进行优化,在综合考虑电机振动噪声水平与电机性能的前提...     

直流接触器电磁机构的参数优化及仿真

直流接触器;电磁机构;参数优化;动态特性;有限元仿真     

一种高性能电磁超声传感器线圈背板及其优化设计

为提高电磁超声传感器换能效率,对电磁超声横波传感器的线圈背板进行了优化设计。首先通过实验方法研究了线圈背板厚度对超声信号的影响,然后通过有限元仿真软件对采用羰基铁粉作为线圈背板时的磁场分布进行了仿真,最后通过实验比较了线圈背板优化前后横波传感器的信噪比和提离距离。结果表明:电磁超声横波传感器中线圈背板的最佳厚度为1.5~2.0 mm;采用长度和宽度尺寸与线圈工作区域相同的羰基铁粉作为线圈背板能显著增加传感器工作区域的磁场强度;与采用非导磁性材料作为线圈背板相比,采用优化后的羰基铁粉背板可使传感器的信噪比增加约1倍,提离距离增加约1 mm。     

MR-J型磁流变阻尼器性能测试与阻尼力预估模型

磁流变阻尼器阻尼力预估模型易受磁流变液磁感应强度一剪切屈服强度（B－τ）曲曲线精度及磁芯饱和效应的影响．导致阻尼器的预估阻尼力与实际阻尼力有较大偏差．针对上述问题,设计并制作了2个磁芯可更换的MR—J型磁流变阻尼器,通过对阻尼器的磁场分布和动力性能的测试,研究了磁芯面积、活塞节段数及磁场分布对阻尼器力学性能的影响：结合实测结果与有限元分析结果,提出了B－τ曲线的实用识别方法,建立了考虑磁芯饱和效应的阻尼力预估模型研究表明：磁流变阻尼器的磁场分布和阻尼力随磁动势上升存在明显的磁芯饱和效应,且阻尼器的饱和磁动势随磁芯面积增大而增大;所提出的磁流变液B－τ曲线实用识别方法能正确描述阻尼器实际工作状态下磁流变液的性能参数：所提出的阻尼力预估模型能较为精确地预估磁流变阻尼器的实际阻尼力．     

剪切阀式磁流变阻尼器的简化设计方法

剪切阀式磁流变（MR）阻尼E器传统设计方法将阻尼器的结构设计与磁路设计相互独立,导致阻尼器的设计过程繁琐,且不考虑磁路优化,易引发活塞磁芯饱和现象．针对上述问题,建立了一种简化设计方法提出了阻尼器磁路设计中磁路优化的2条原则,与阻尼器结构设计的基本参数方程相结合,确定阻尼器结构的基本参数,即将磁路设计与结构设计合为一体,从而简化了阻尼器的设计过程．并对设计的剪切阀式MR阻尼器进行了数值模拟,预估了阻尼器的最大出力和阻尼力可调范围．结果表明,该阻尼器结构合理,既能保证阻尼通道处磁流变液达到饱和,又能有效防止磁芯饱和现象的发生,且最大出力与阻尼力可调范围满足设计要求．此简化设计方法简便、有效、可靠,可作为剪切阀式MR阻尼器工程设计的一种实用方法     

基于非线性等效磁路模型的水轮发电机组转子系统电磁磁力减载分析

为提高水轮发电机组转子系统的电磁减载力,充分考虑磁路饱和情况的影响,建立了电磁减载装置的非线性分段等效磁路模型,将粒子群算法应用到该磁路模型的求解中。以HL100-LJ-210水电机组为实例,分析了其电磁减载力随电路的变化规律。通过有限元法验证了该计算方法的可行性;利用该方法对磁路饱和情况进行估计;并针对装置存在的磁饱和问题提出了相应的解决措施,有效地提高了电磁减载力,为改善水轮发电机组推力轴承运行条件提供了理论依据。     

电磁力控制圆柱体三维绕流场的脱体涡模拟

利用Maxwell方程组直接数值计算表面包覆电极与磁极圆柱体产生的电磁力分布,将其加入到动量方程中,采用脱体涡模拟(DES)方法,在雷诺数Re=3 900时,对电磁力作用下圆柱体在弱电解质中的绕流场结构及其升阻力特性进行了数值模拟与分析.结果表明,电磁力作用可提高圆柱体边界层内的流体动能,抑制流动分离的产生,减弱圆柱绕流场的三维特性,在电磁力作用参数达到某个临界值后,在圆柱体后方产生射流现象;同时,随着电磁力作用参数的增大,圆柱体压差阻力及其总阻力减小,但摩擦阻力增大,而且电磁力的作用还可以显著减小升力脉动幅值.     

转子-轴承系统中电磁作动器的Ansys仿真及实验研究

通过有限元软件对电磁作动器进行实验工况下的三维有限元仿真,分析在不同电流和转子定子间气隙下的电磁力;建立了电磁作动器电磁力测量装置,对相应电流和间隙下的电磁力进行静态工况下的测量,验证磁场分析结果的准确性。在此基础上根据模拟数据预测轴承的电流刚度和位移刚度,并分析逐渐增大电流达到磁饱和时电磁力随电流变化规律。研究结果表明,基于Ansys软件的三维有限元分析得出的静态电磁力与实验值相比误差小于10%, Ansys软件能够较准确的模拟电磁轴承静态时的电磁力及相应的电流刚度和位移刚度。     

圆柱形推拉式电磁铁的电磁力数值算法

电磁力是推拉式电磁铁非常重要的参数,但由于磁场的非线性变化,解析计算困难。针对这一问题,本文研究利用柱状坐标系下的磁矢量势理论求解圆柱形推拉式电磁铁的电磁力。将整个螺线管磁场划分为多个子域并明确边界条件得到可求数值解的子域磁矢量方程组,再通过MATLAB软件编程实现磁矢量势、电感和电磁力等电磁特性数据的计算。对比有限元中铁芯磁导率分别为恒定值10000和电工软铁的B-H曲线两种情况,说明了该数值算法的计算准确度及误差变化趋势,并分析了误差形成的原因。随着电流的加大铁芯会发生磁饱和,当磁饱和问题不严重时,数值算法的计算结果具有高准确度;随着电流的增加,铁芯发生磁饱和后误差迅速增加。实验中给圆柱形推拉式电磁铁施加不同大小的励磁电流,得到的输出推力结果与理论分析相符。