无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生机理研究

在介绍无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生原理基础上，推导了无轴承永磁同步电机径向悬浮力数学模型；用有限元分析和计算方法，讨论了无轴承永磁同步电机在定子绕组相应等效电流作用的情况下，改变径向悬浮力绕组中电流、电机气隙磁路分布状况，并且在考虑磁路饱和及非线性情况下，计算了电机径向悬浮力与绕组中电流之间的非线性关系．研究结果对电机的优化设计及如何获得最大径向悬浮力提供了理论依据．     

CFETRCS模型线圈导体绕组等效材料性能研究

中国核聚变工程试验堆中心螺线管线圈(China fusion engineering test reactor central solenoid,CFETR CS)模型线圈管内电缆导体(cable-in-conduit conductor,CICC)绕组是由超导电缆、不锈钢铠甲绝缘材料组成,在空间上呈周期性分布的大型复杂绕组结构。在进行中心螺管模型线圈分析过程中,为了简化模型、减少计算量、缩短计算时间同时满足分析结果精度的要求,文章通过引入均匀化理论推导出等效弹性参数的求解方程;结合ANSYS有限元分析软件建立导体绕组的单胞模型,在给定的边界条件下通过三维有限元分析方法,对绕组的等效材料力学性能进行分析预测;同时运用该方法准确计算出了国际热核聚变实验堆(international thermonuclear experimental reactor,ITER)CS的等效材料性能,并计算了CFETR CS模型线圈CICC导体绕组等效材料性能。该方法为进一步开展CFETR CS模型线圈乃至CFETR大型磁体的结构分析奠定了一定的基础。     

谐波励磁同步发电机气隙磁场有限元分析

用限元法分析和计算了１２ｋＷ和５０ｋＷ谐波励磁凸极同步发电机空载和负载时气隙磁场分布曲线,分析了三次谐波电流分布规律和三次谐波绕组电枢反应,计算了转子转动情况下的气隙磁密时间分布．计算结果与实测相近．     

各向异性次级单相管型直线电动机特性计算

采用两维伽辽金有限元方法计算了往复工作的单相管型直线感应电动机的电磁场及驱动力。运用对称分量法分析不对称绕组电流在气隙中产生的非均匀磁势。对仿栅形次级铁磁媒质各向异性的等效处理减少了剖分单元数,显著地节约了计算机机时。运用等效磁导率使得性能计算值与样机测试值的吻合较好。     

一种改进的永磁直线电机气隙磁场解析计算方法

为了更加准确地计算永磁直线电机矩形开槽情况下的气隙磁场分布,提出了一种改进的许-克变换解析计算方法.首先,采用等效磁化电流法,建立永磁直线电机初级铁芯无槽情况下的气隙磁场模型;其次,根据永磁直线电机的结构尺寸,并考虑初级铁芯矩形开槽的影响,对传统的许-克变换方法加以改进;然后,利用改进的许-克变换方法,解析计算矩形开槽永磁直线电机的气隙磁场分布.理论分析和真实的数据计算结果表明,与传统的许-克变换方法相比,所提出的方法更接近于有限元软件的计算结果.最后,根据改进的许-克变换解析计算方法,对电机气隙磁场分布进行优化设计,试制了一台短次级圆筒型永磁直线发电机.     

基于等效磁路的并列结构混合励磁发电机磁场仿真分析

分析了切向永磁和爪极电励磁在转子中并列组合的混合励磁发电机的结构特点和工作原理,建立了等效磁路模型．由等效磁路模型推导了气隙磁密与励磁电流、磁钢厚度和极对数等参数的关系式,给出了参数计算的方法,并计算了等效磁路模型不同励磁电流下的气隙磁密大小．采用有限元分析软件对发电机建模,仿真分析了发电机的磁场分布,得到气隙磁密与各参数之间的变化关系曲线．仿真结果与等效磁路模型相符,验证了等效磁路模型的正确性和参数计算的有效性,为并列结构混合励磁发电机的设计和参数分析提供了参考．     

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%。     

单气隙局部放电仿真模型的修正与关键参数的确定

针对目前国内外局部放电仿真模型不能客观反映局部放电物理过程的问题,提出了一种单气隙局部放电仿真模型的修正方法,并确定了影响仿真结果的一些关键参数.该修正方法将气隙分为气隙绝缘电阻和气隙沿面绝缘电阻,引入了气隙沿面半导电化过程,并在仿真计算中考虑了气隙放电的时间过程以及放电的电子雪崩过程.根据放电的实际物理过程,应用工程近似计算方法,确定了仿真模型中放电起始电压、放电熄灭电压和气隙等效电阻、等效电容等关键仿真参数,从而使仿真模拟接近于绝缘试样中气隙实际放电过程,仿真得到的气隙局部放电波形不同于国外仿真得到的锯齿波,十分接近于实际测量波形,为深入开展局部放电仿真研究奠定了基础.     

轨道交通中的直线感应牵引电机特性分析

阐述了对电机性能影响最大的纵向边缘效应,通过电磁场分析得到该效应对磁场的负面作用,并使用有效初级绕组相感应电势的方式得到等效系数.通过该等效系数将纵向边缘效应考虑到等效电路中去,使考虑纵向边缘效应的电机特性很方便得到计算.实验中分别讨论了电机在不同气隙和供电频率下的推力、法向力、次级功率因数和效率的变化曲线,为直线感应牵引电机的特性分析和在轨道交通中的应用提供了重要方法和依据.     

感应子式发电机稳态电抗的计算

本文应用气隙磁导波理论推导出感应子式发电机的稳态参数X_(ad)、X_(dq)以及谐波漏抗X_(d1)的计算公式。用此套公式计算参数,可以提高计算精度,因为这套公式较准确地考虑了气隙磁通密度的实际分布波形。文中用试验值与计算值作了比较,两者相符。     

变压器绕组线段间油道雷电冲击击穿电压的概率分布

介绍了５００ｋＶ级变压器线圈段间油道雷电冲击击穿电压的试验结果。采用逐级升压法对线图模型进行了试验。得到的试验击穿电压的概率分布与试验程序及油过原始的雷电冲击击穿电压的概率分布有关。应用最大似然性原理处理了数据。假设检验的结果表明，段间油道的雷电冲击击穿电压遵循正态分布。     

大型水轮发电机转子偏心下电感参数的有限元计算

由于实际生产中,大型水轮发电机的转子往往存在不同程度的偏心现象,造成气隙磁场分布畸变,直接影响发电机运行,故为探讨发电机偏心下的运行性能,需要计算转子偏心时的电机参数。采用二维磁场有限元法,计算了大型水轮发电机在转子偏心下的磁场分布以及定子和转子绕组的自感、互感参数。有限元分析和磁导法计算结果比较表明:转子偏心造成定子支路间、定转子支路间的电感不再对称,偏心朝向处的定子支路自感和定转子支路互感变大,反向处则变小。     

多相交流电机端部漏感系数的计算与测量

对多相交流电机端部漏感系数进行了计算与测量.在用气隙电流代替气隙的作用,用镜像电流代替铁磁媒质的作用,把电机端部磁场问题简化为均匀空气媒质中磁场问题的基础上,根据毕奥-萨法定理,对交流电机端部磁场作了进一步分析,推导出了定子线圈磁通量的有关计算公式,并对一交流电机端部的自感互感系数进行了计算和测量.     

光纤环绕制中滞后角控制的研究

为提升光纤环绕制设备的排线性能,避免不合理绕制滞后角引起的各类绕制缺陷和绕制错误,在对绕制滞后角的几何位置与受力分析进行研究的基础上,建立了滞后角、光纤间隙和光纤上线终点三者之间的数学模型;并通过对绕制初始时刻滞后角引起错误绕制现象进行分析,提出了在绕制初始时刻对该滞后角进行合理补偿的方法。实验结果表明:合适的滞后角可以有效避免绕制缺陷的产生,使用该换层绕制初始时刻滞后角补偿方法可以消除绕制错误的现象,实现光纤环绕制设备的精密排线和自动化缠绕。     

基于深度学习的光纤收卷机器视觉自动检测技术

已有的光纤收卷检测方法的泛化能力和环境适应性均较差，无法应用于工业生产.提出基于深度学习的机器视觉方法对收卷过程中的收卷图像进行分类来解决光纤收卷问题.通过考虑光纤收卷时光纤间力的作用，建立了光纤收卷模型，提出了光纤收卷时排线机构的速度表达式.使用相机采集大量光纤收卷图片形成数据集，搭建并训练神经网络模型用于对收卷情况进行分类.通过实验验证，该方法对间隙状态的识别正确率在94.67%以上，叠线状态识别正确率为100%，检测速度高于实际生产绕线速度，是一种可以和控制系统相结合替代人工收卷并实现自动精密绕线的良好方法.     

设计磁压以减小高频电感器线圈损耗技术的研究

应用有限元仿真软件研究了高频开气隙功率电感器线圈窗口磁场特征及其引起原因.研究结果表明,气隙(磁压)位置对电感器线圈窗口磁场分布有重要影响,进而严重影响线圈涡流损耗.提出通过设计电感器磁压以减小其线圈涡流损耗的设计方法,对一些采用标准化以及非标准化磁芯的高频功率电感器线圈涡流损耗进行了分析与设计,并给出设计准则.有限元仿真验证了该设计方法可以有效、方便地指导减小高频电感器线圈涡流损耗的研究.     

漆包线缠绕缺陷的实时检测与修正方法研究

针对线圈绕线设备在进行高精度绕线作业时,容易出现间隙错误、搭接错误等缠绕缺陷问题,为提高线圈绕制质量,提出了一种实时检测线圈缠绕过程中出现不同绕制状态并进行修正的方法. 该方法在分析线圈的绕制特点基础上,给出了漆包线缠绕缺陷的实时检测算法,并设计了相应的视觉检测系统和绕线设备的控制系统. 该方法基于1×3模板提出了对预处理后的效果图轮廓点的提取算法;基于轮廓点拟合的绕制状态检测给出了修正方法,从而实现了线圈绕制状态的实时检测,并根据视觉实时检测结果修正错误的绕制状态. 通过视觉检测系统稳定性试验、系统准确率试验和正交试验的验证,该方法明显增加了线圈绕制的紧密性,使线圈绕制成品的生产效率及质量得到了有效提高.      

基于有限元法的ABS高速开关电磁阀性能分析

在建立高速开关阀磁场计算有限元模型的基础上 ,计算和分析了不同工作气隙与线圈电流时高速开关阀动铁的电磁力和线圈的自感系数特性 .利用动铁运动和线圈回路方程 ,通过仿真分析了高速开关阀的吸合和释放时间及动铁运动响应与电流变化特性 .结果表明 ,基于有限元的分析方法保证了较高的精度     

永磁无刷电机的电磁设计参数研究

在进行永磁无刷电机的研制中,用解析式表达了气隙磁场的分布函数,导出了极弧系数及方波气隙磁场下的反电势的表达式,提出在大功率无刷电机的电势平衡方程中,由于电流大、绕组电阻小,不仅要考虑导通时功率IGBT的管压降,还应考虑导通时功率IGBT的电阻作用.     

电气化铁道的改进型静止动态无功补偿器

针对目前电气化铁道产生大量谐波及无功功率的现状，以及现有固定电容器式无功功率补偿方式常产生容性过补，与电网谐振、补偿装置自身过载及滤波效果差等问题，提出了一种基于变压器式可控电抗器的改进型静止动态无功补偿器的新模型．在带气隙的变压器二次侧设置若干组绕组，每组绕组用反并联晶闸管控制其导通程度，可平滑连续调节可控电抗器的功率．通过改变级间容量递增系数，从而实现无功功率的动态补偿．这种方法具有可控电抗器不饱和、产生谐波电流小的优点，变压器二次侧电压低，利于电力电子器件的长期可靠工程化运行．试验表明，设计出的模型具有良好的动态无功功率补偿性能。