永磁机构真空断路器控制电路的设计

ABB等诸多大公司研制的永磁机构真空断路器,大多采用双稳态双线圈结构.针对双稳态双线圈结构存在的弊端,提出了双稳态单线圈结构,使结构更为简单、可靠性更高.自行设计的控制电路解决了单线圈永磁机构的分、合闸控制问题.通过计算机仿真和物理实验的对比,验证了设计的正确性.     

永磁操作机构真空断路器的智能控制器的设计

为了适应电力系统的发展对高压断路器提出的高可靠和智能化的要求,通过对双线圈双稳态永磁操作机构真空断路器工作原理的分析,对真空断路器工作过程中双稳态永磁操作机构的磁路特性的讨论,最后针对双稳态永磁操作机构真空断路器设计了一种智能控制器。该控制器能够实现检测、控制、保护、通信等多种功能,配有独立的永磁机构控制单元,能够同时实现对系统过欠压、系统漏电、系统短路、发生过载及缺相现象时,系统有远程通信的功能,提供报警和完成保护动作。最后进行试验,结果显示:该新型智能控制器功能独立完善、工作环境条件下性能稳定可靠,操作简单,提高了断路器的可靠性和智能化程度,为电力系统安全提供里有力保障。     

电磁型双稳态射频开关的微机械结构设计

提出了利用电磁驱动机理优点的双稳态射频微电子机械系统(RF MEMS)开关结构形式．开关的微驱动部分由导磁的悬梁、扭梁和线圈、永磁体组成。由于采用了永磁铁单元，可以实现对开关的双稳态电磁控制，从而降低了开关的功耗。对开关的微机械结构进行力学分析的结果表明，含有加强筋结构的开关模型，在12μN力的作用下，可以使悬梁两端产生20μm的位移，此时系统的固有振动频率约为5．7kHz。     

永磁操作机构电磁设计及其动态特性分析

根据双稳态永磁操作机构的结构特点及其工作原理，利用等效磁路法建立了该类操作机构的磁路及其各电磁量之间的物理关系，同时建立了合闸和分闸操作过程中的电磁方程和动铁心的运动方程，并讨论了其电磁设计的基本方法．结合实验样机，分别给出了操作过程的动态特性计算和实测结果．     

超磁致伸缩驱动微泵的磁场优化分析与实验验证

为使超磁致伸缩驱动微泵中超磁致伸缩材料(GMM)棒获得最佳的磁致伸缩性能,在ANSYS Maxwell软件中建立双线圈式驱动磁场、外线圈内永磁体式驱动磁场、内线圈外永磁体式驱动磁场模型,进行仿真分析,得到三种情况下微泵轴线上平均磁场强度和磁场均匀度,并通过试验验证优选结构的磁场强度和均匀度。结果表明:外线圈长度L_(q1)=104 mm,厚度d_(q1)=12.5 mm;内线圈长度L_(q2)=104 mm,厚度d_(q2)=12.5 mm的双线圈式驱动磁场相对于外线圈内永磁体式和内线圈外永磁体式平均磁场强度提高了117%和8.6%,磁场均匀度下降4%。试验结果与仿真结果基本吻合,验证了仿真模型的正确性。     

永磁球形电动机空芯定子线圈磁场的解析分析

永磁球形电机定子线圈呈空芯圆柱形结构,由多匝导线缠绕在柱状铝芯上,离散分布在定子球壳内壁不同经、纬度线交叉点处.针对采用集中绕制方式的定子线圈的结构特点,基于毕奥-萨伐尔定律,并考虑球形电机定子线圈在定子坐标系中的位置关系对问题分析复杂性的影响,首先推导得到了任意位置单匝线圈在空间任意点处的磁场分布,并与现有文献进行了比较验证.其次将单匝线圈推广到多层多匝线圈,求解得到了任意位置多层多匝定子线圈在空间任意点处的磁场分布解析表达式.最后就定子线圈在不同路径上的磁场分布情况,与有限元法所得结果进行了比较,证明了该解析表达式的有效性.     

液态甲胺中双稳态溶剂化双电子:神秘的自旋交叉动力学及双电子交换

本文利用从头算分子动力学模拟研究了一类普适液体介质(液态甲胺)中溶剂化双电子的结构及动力学行为,揭示了其独特的结构特征及时间演化动力学, 特别是发现了溶剂化双电子具有迷人的自旋交叉动力学特征,是一类双稳态的双极化子。模拟结果表明,液态甲胺中2个电子优先定域于2个独立的溶剂笼,且进行非协同时间演化。单态时具有稳态动力学演化特征,而三态时则表现为电子交换动力学。非常有趣的是单态及三态轨迹均表明此类动态双极化子展现了双稳态,在时间演化上呈现铁磁态与反铁磁态之间频繁的自旋转换。本工作首次详细报道了一类广泛应用液态介质中双稳态溶剂化双电子的动态自旋交叉现象及动力学规律,为探索此类磁性液体的实际应用提供了新的见解。     

新型有轨电车用双定子永磁同步驱动电机的设计

驱动电机是有轨电机牵引传动系统的核心部件,要求电机体积小、重量轻、可靠性高.永磁同步电机由于其低损耗和高功率密度的特点作为驱动电机使用有很大的优势.设计了一台新型结构的55 kW双定子永磁同步电机,对其进行了空载和负载状态下的仿真,证明了设计方案的可行.将双定子与单定子结构永磁同步电机进行对比分析,表明双定子电机拥有高功率质量密度和功率体积密度的优点.而且双定子电机还有故障状态下具有容错运行能力的特点,为现代有轨电车驱动用双定子永磁同步电机的设计与研究打下了基础.     

基于局部强化方法的双稳态机构设计

为了实现对双稳态结构跳跃阈值的调整,提出基于局部强化的方法,引入双稳态阈值比例系数γ来描述跳跃阈值和保持阈值的关系,建立具有特定比例系数的双稳态结构设计模型。以双稳态余弦机构为例,以特定的双稳态阈值比例系数γ=1为目标,建立以跳跃阈值最小,阈值比例系数γ=1为目标的油画模型,通过采用局部强化的方法,经过数值仿真计算,其跳跃阈值最大可降低47.8%,,双稳态阈值比例系数γ=1.021,小于5%,,从而验证了基于局部强化的双稳态机构设计方法的有效性。     

基于双稳态永磁操作机构的智能低压真空断路器设计

分析了低压真空断路器的双稳态永磁操动机构的基础上微处理器为控制单元,研究了断路器电流三段保护的工作原理。以全波傅里叶算法为测量算法滤除复杂环境下的高次谐波干扰及恒定直流分量,得到的基波幅值与微处理器的设定值比较后发出指令控制晶闸管基极触发信号利用晶闸管来控制分合闸线圈中电流的通断。样机测试了三段电流保护性能并利用仿真工具MATLAB对测试数据进行了分析。实验表明,配电系统发生故障时,所设计的控制器能够在误差允许范围内对断路器实现有效分合闸从而提高了断路器控制的可靠性增强了配电系统的稳定性。     

超磁致伸缩作动器的磁路优化设计与有限元分析

超磁致伸缩作动器(giant magnetostrictive actuator,简称GMA)是一种新型的振动控制驱动器件,但由于其内部磁路复杂,GMA内部磁路中磁感应强度的大小和均匀性会严重影响作动器的工作性能。为解决上述问题,基于静态条件下线性磁致伸缩理论和电磁学原理,采用有限元软件ANSYS对GMA建立有限元模型,系统性地研究了激励线圈、导磁体和导磁内壁所用材料的参数等对磁感应强度的影响。同时,提出以GMM棒中减小磁漏、增大磁感应强度和提高磁感应强度的均匀性为设计原则,将超磁致伸缩棒轴向中心线处磁感应强度的大小和均匀度作为评价标准。对开闭磁路、激励线圈的轴向长度、材料的磁导率、空气间隙和导磁体的半径等参数进行优化设计。研究结果表明,当采用闭合磁路时,磁感应强度的大小和均匀度均得到了很大的提高;并通过磁路优化后,磁感应强的大小增大了0.1 T,均匀度提升了10.27%。     

缩短永磁接触器合闸电气过渡过程的新方法

针对永磁接触器合闸时控制单元的过渡过程远比操动机构的动作过程长的问题,提出了一种新的控制方法.通过引入针对储能电容电压的反馈一保持电路,利用反馈信号快速关断合闸主回路,来缩短控制单元的合闸过渡过程.在对合闸主电路的电路分析的基础上,进行数字仿真,给出合闸过程中储能电容电压和线圈电流与时间的非线性关系,得出关断合闸主回路的合理动作时间.最后,在开发的25 A永磁接触器样机基础上进行了不同相角下的合闸试验,试验结果与仿真结果一致,新方法所需的合闸电气过渡时间仅为原来的10％-15％,证明了该方法的正确性和有效性.     

起重永磁吊的磁路设计程序与计算

通过对已研制出的十几台起重永磁吊的工业样机的研究,总结出了趣重产吊的磁路设计程序,用磁导法优化设计了宽１ｍ、长１．７ｍ、吸力为４０ｔ的用于起运型钢类钢材的常温方形稀土起重永磁吊的磁路。使其吸重比、吸重成本比、工作磁极面上残余磁场强度均达到较优值。     

智能永磁真空断路器在配电网中的应用

真空断路器的驱动机构,经历了电磁操动机构、弹簧操动机构和永磁操动机构。永磁操作机构具有长寿命、高可靠性,免维护的特点。智能真空永磁断路器在配电网中开始逐步应用,提高了配电网的自愈功能。     

Design and Maxwell 3D simulation of small permanent magnetic actuator

According to the magnetic circuit design theory and performance requirements of magnetic field, an H-type permanent magnetic actuator that generates uniform magnetic field larger than 0.4 T in the interested re- gion has been designed in this paper. The static magnetic field simulation analysis was done by Ansoft＇ s Max- well three-dimensional （3D） software. The simulation results showed that the magnetic field of this system can meet the requirements, and this permanent magnetic actuator designed in this paper can be used in small nuclear magnetic resonance （NMR） svstem.     

动物交变磁诱导系统的实验设计

交变磁场的生物效应是近年医学领域研究的热点课题之一。进行了交变磁场调节人大脑精神状态的研究,设计了一套适用于动物的经颅磁诱导系统,采用环形单线圈作为磁场的产生装置,利用单片机产生不同模式的模拟信号,并通过功率放大电路,驱动线圈产生所需磁场,从而在动物颅脑中心感兴趣的区域产生500Gs的磁场。测试表明,该系统性能稳定,满足动物实验的要求。     

三相电路的虚拟分析

利用电路仿真软件PSPICE8.0中正弦稳态电路的数值输出功能虚拟三相电路的实验,解决了传统实验中设备笨重老旧、特别是安全性差,因而只能"忍痛割爱"的问题.解决了传统实验中负载单一、测量数据不全的问题.为更多的不易完成的传统实验开辟了一条新路.     

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.