超磁致伸缩材料内部磁场与涡流损耗理论分析

在对纵向激励磁场中超磁致伸缩材料进行分析的基础上,利用Maxwell's方程建立了用Bessel函数描述的超磁致伸缩材料内部磁场分布函数,由Bessel函数解析方法确立了超磁致伸缩材料内部磁场Kelvin表达式.通过对材料内部磁场分布的定性分析,得出内部磁场具有典型滞回特性.利用磁能理论对材料内部涡流损耗进行了初步理论分析,得出由Kelvin函数表示的材料内部涡流损耗表达式.并对激励频率、电导率、材料半径等因素对涡流损耗的影响进行了初步讨论,为超磁致伸缩材料参数的选取奠定了基础.     

考虑介电常数影响的GMA内部磁场特性分析

以Maxwell’s方程为基础,结合超磁致伸缩材料压磁方程,建立了考虑介电常数、预压应力等参数的超磁致伸缩材料内部磁场径向分布模型,并对其进行了理论分析和数值仿真.讨论了介电常数、预压应力、激励频率等参数对材料内部磁场分布及滞回特性的影响.结果表明,超磁致伸缩材料径向内部磁场分布具有明显的集肤效应和滞回特性;受电导率与介电常数共同影响,材料的磁场分布出现了双峰现象;沿磁致伸缩材料半径增大方向,外激励磁场与材料内部磁场的滞回特性逐渐减弱,磁场损耗随之降低;随着预压应力的增大,材料内部的集肤效应逐渐减小.     

非磁性圆柱导体半径和电导率差动式涡流测量方法的研究

文章利用圆柱形导体件涡流磁场分布的相关理论,引用通用参数.n推导出用于测量非铁磁性圆柱导体材料的半径a和有效电导率σ的数学公式;通过微分方法建立了半径和有效电导率相对增量的等式,进而建立了测量非铁磁圆柱体导体被测件半径a和有效电导率σ的差动式涡流检测的数学模型。     

永磁屏蔽泵的电磁场模拟分析

为提高永磁屏蔽泵的性能和缩短设计周期,以一永磁屏蔽泵为例,采用有限元Ansoft软件对永磁屏蔽电动机内部磁场进行了电磁场模拟分析.比较了2种不同内置磁路结构的磁场模拟结构,并分析了定转子气隙大小和屏蔽套等参数对整个永磁屏蔽电动机性能的影响,提出了永磁屏蔽电动机内置倒U形磁路结构合理性及改进屏蔽套设计的途径.研究了定子、转子屏蔽套内部磁涡流分布情况,并针对4种不同屏蔽套材料求解得到定子、转子屏蔽套涡流损耗数值.结果表明:屏蔽套内部存在对称分布磁涡流,定子屏蔽套上涡流分布较为集中,转子涡流损耗明显低于定子屏蔽套;定子、转子屏蔽套采用不导磁材料HASTELLOY-C能耗损失较小,满足设计要求.     

超磁致伸缩超声换能器设计分析

基于超磁致伸缩材料设计了一种超声换能器,推导了超声振子的频率方程,并且用ANSYS有限元软件对换能器的关键部件进行了动力学分析,得到了关键部件的模态和谐响应特性,验证了设计方法的可行性.对振动系统进行了静态磁场和谐波磁场分析,结果表明:增加磁回路中导磁材料的磁导率可以增加超磁致伸缩棒的轴向磁场强度和磁场均匀度,但当材料的相对磁导率大于1 000时,轴向磁场强度和磁场均匀度的增加幅度逐渐趋于平衡;在高频激励下,超磁致伸缩棒呈现出了严重的电涡流效应,严重限制了其驱动性能,必须对超磁致伸缩棒进行处理.     

电动汽车永磁轮毂电机磁场非线性解析计算方法

针对传统解析法通常假设铁磁材料磁导率为无穷大、忽略了磁饱和效应的问题,提出一种考虑铁磁材料磁导率非线性影响的磁场解析建模方法。利用复数形式的傅里叶级数和柯西乘积将材料磁导率嵌入到静磁场求解中,将永磁轮毂电机分为定子齿槽、气隙和永磁体3个求解域,以矢量磁位为求解变量,根据激励源的不同在各求解域建立拉普拉斯方程或泊松方程,联立边界条件求得各域矢量磁位。根据材料非线性B-H曲线,利用迭代算法得到了各工况下定子齿上的相对磁导率分布,计算了空载、电枢、负载磁场分布及输出转矩,并通过有限元法验证了该非线性解析法较传统解析法更准确。     

多层圆柱形磁屏体磁屏蔽特性研究

根据高磁导率铁材料和高电导率材料的电磁屏蔽特性,将铜绕组缠绕在铁芯上,圆柱形屏蔽体壳放入由铜绕组产生的均匀磁场中,利用三维有限元法对圆柱形屏蔽体壳的磁屏蔽特性进行了研究.分析磁屏蔽体厚度、屏蔽体的层数和激励频率对磁屏蔽效能的影响,以解决采用高磁导率材料和高电导率材料等不同磁屏蔽材料磁屏蔽体的最佳磁屏蔽方案问题.探索提高磁屏蔽效率的新技术,对电磁兼容问题的解决具有重要理论和实际意义.     

电磁炉磁场和涡流分布仿真研究

采用ANSYS建立电磁炉有限元模型,对电磁炉工作时的磁场和涡流分布进行了仿真。结果显示,磁芯对线圈产生的磁场具有明显的束缚作用,随着磁芯相对磁导率的减小,其对磁场的束缚作用明显减小,而且相同区域的磁通量密度也逐渐减小;电磁炉的涡流分布呈圆环形,且分布在锅的底部,仿真结果与实际情况吻合。     

感生电流对软接触结晶器内磁感应强度的影响

利用有限元程序对矩形坯电磁软接触连铸结晶器内的电磁场和感生电流分布进行了模拟计算,研究了频率、结晶器材质电导率、结晶器结构等参数对结晶器上感生电流和结晶器内磁感应强度的影响以及感生电流对结晶器内磁场的影响.计算结果表明:电磁软接触连铸结晶器分瓣体上的感生电流产生的磁场对结晶器内部的磁场有十分重要的影响,合理利用感生电流可以增大结晶器内部的磁感应强度,达到节约能源的目的.在一定的频率段范围内,感生电流产生的磁场能增大结晶器内的磁感应强度,而超出这个范围,感生电流对结晶器内磁场的影响不够明显.在高频条件下,结晶器内的磁感应强度主要以外部线圈产生的磁场的透入为主;而频率较低时,有必要充分考虑和利用感...     

涡流检测多层平板导体参数的频率选择方法

涡流检测多层平板导体参数具有重要意义,其中激励频率的选择是关键。针对正弦涡流法检测多层平板导体厚度与电导率问题,以被测导体上方空心圆柱线圈散射场电感为测量量,提出通过求解灵敏度函数选择激励频率的方法。对于检测线圈尺寸参数已知、被测多层平板导体参数可估计的情况,利用灵敏度函数曲线可以得到任意被测参数检测灵敏度最大值及所对应的频率,在各参数灵敏度函数最大值所对应的频率附近分别选取3～4个频率点,实现激励频率的选择。最后进行三层平板导体厚度与电导率检测实验,在相同的频率区间内,分别利用灵敏度函数选频法和平均选频法对散射场电感扫频测量结果进行频率选择,实验结果显示前者各参数检测误差普遍小于后者,验证了灵敏度函数选频法的有效性。     

永磁涡流耦合器传递转矩计算方法研究

永磁涡流耦合器作为一种传动装置,传递转矩的有效计算是评价其传动性能的重要指标.针对一台6磁极对数、额定输入转速1450r/min的永磁涡流耦合器,首先,根据耦合器几何结构,采用有限元方法对磁力线走向进行了仿真分析,获得永磁涡流耦合器的磁路分布,进而通过分析漏磁边界条件得到了泄漏磁阻和有效磁动势;其次,建立导体盘涡流的坐标系,根据趋肤深度和安培环路定律,考虑磁场分布的连续性和对称性,构建了耦合器的磁感应强度方程;然后,根据导体盘涡电流密度和电导率的数学关系,同时考虑三维端部效应,得到了传递转矩的解析结果;最后,建立样机试验平台和三维有限元模型对该方法进行验证.结果表明,在一定的转速差范围内,所提计算方法具有较好的精度,相对误差在6%以内.采用该方法对永磁涡流耦合器的设计优化提出了一些合理化建议.     

应用组合法计算三维非线性涡流场中的损耗

在样条积分方程法，有限元法和表面阻抗法的基础上，提出了一种求解三维非线性磁场中涡流损耗的新方法－－组合法，其特点是针对工程电磁场数值计算中几种方法各自的适用范围，将求解区域划分为积分方程求解区和有限元求解区，通过边界条件的处理将两种算法耦合，考虑到波在导体中传播的特性，应用表面阻抗的概念，把导体内部的涡流损耗作用反映到导体表面，并与有限元方程耦合求解出导体表面的涡流损耗，针对ＴＥＡＭ ＷＯＲＫＳＨ     

盘形涡流制动装置中电磁场涡旋源密度变化分析

研究涡流电磁场的基本定律和作用关系,探究感应盘上的涡流电磁场的基本特征,对静态磁场在旋转导体上产生的涡流以及涡流感应电场对磁场的影响进行分析。从计算衍生电磁场涡旋源密度变化对磁电作用的影响,提出了周期变化的涡流感应电场对励磁线圈电流影响即产生互感效应的推论。推导涡流制动过程中旋转磁场变化特征,并对制动盘上感生电流即涡流分布进行分析。     

单导体传输线与屏蔽电缆串扰问题的研究

采用时域BLT方程对单导体传输线和屏蔽电缆的串扰问题进行了研究。将单导体传输线和屏蔽电缆的串扰模型分解为内、外传输线系统,应用时域BLT方程对内、外传输线系统求解,分别得到屏蔽层和芯线上的电压、电流响应,内、外传输线系统通过转移阻抗联系起来。研究了不同频率正弦波激励时,同轴电缆和双芯屏蔽电缆屏蔽层和芯线终端的时域串扰响应。仿真结果表明同轴电缆和双芯屏蔽电缆芯线终端的串扰响应幅值随着激励源频率的增大而增大。     

频率对矩形电磁连铸结晶器内磁场和弯月面的影响

研究了在电磁软接触连铸过程中,电源输入频率的变化对矩形电磁软接触结晶器内的磁感应强度分布规律和弯月面变化情况的影响.结果表明:当电源输入频率增大时,结晶器内的磁感应强度减小.电源输入频率的改变不影响结晶器内磁场分布的相对均匀性.弯月面的高度与电源输入频率成反比,频率越高,弯月面稳定性越好.在实际生产中,如果需要提高电源输入频率,则应该同时适当的增大电源功率来弥补激励电流的减小,以保证软接触效果.     

基于动态磁化的结构钢磁导率和电磁损耗测量方法

结构钢的磁导率和电磁损耗等磁参数的测量对于研究其应力状态、成分以及缺陷等具有重要意义。该文提出了一种利用动态磁化法快速测量结构钢磁导率和电磁损耗的方法,介绍了实现该方法的测量装置,并利用该方法测量了Q235钢的磁导率和电磁损耗,探讨激励电流幅值和频率对测量结果的影响规律。实验结果表明:该方法可用于测量结构钢处于弱正弦磁场下的磁导率和电磁损耗。随着激励电流幅值增大,磁导率和电磁损耗增大;随着激励频率增大,磁导率减小,电磁损耗增大。作为应用实例,该文还研究了磁导率和电磁损耗与构件应力的关系。结果表明:随着结构压应力减小,拉应力增大,磁导率和电磁损耗增大。该方法可用于对应力状态进行评价。     

磁电阻尼器恢复力模型理论推导及参数研究

由电磁学中的磁场对衔铁吸力公式,提出了涡流板相对磁盒运动时的切向磁电阻尼力模型,即假设涡流板相对磁盒运动时涡流板受到的切向磁电阻尼力与磁盒对涡流板法向吸力成正比,在此基础上研究了参数振动频率、运动幅值对阻尼力的影响规律并通过数据拟合得到了相应的公式,最后由恢复力模型公式画出的滞回曲线与试验滞回曲线进行了比较,效果较好.     

铁磁性导体材料平板远场涡流探伤技术分析

介绍了平板远场涡流检测系统的基本结构和基本检测原理.根据检测时系统中磁力线和能量的分布特点,提出了能量凹陷区的概念.利用电磁数值仿真技术,给出了远场涡流检测中导体板无缺陷和有缺陷时,感应线圈处对检测信号起主要作用的方向的磁通密度分布变化特点.对比分析了板中不同深度和不同半径平底孔缺陷对感应线圈处磁通密度分布的不同影响.分析结果表明,因缺陷引起的空间磁通密度分布曲面形状与缺陷形状间有较直观的对应关系.最后,给出了实际平板远场涡流检测实验中,铁板上下表面存在不同尺寸平底孔缺陷时的远场检测信号曲线,显示出缺陷的半径、深度及位置对检测信号的不同影响.
     

高压同轴GIS母线三维磁-热耦合场的计算与分析

以110kV高压同轴GIS为研究对象,通过建立GIS母线的三维电磁场的计算数学模型及磁-热耦合场的有限元仿真模型,同时考虑GIS三相母线,对GIS母线的电磁场及涡流损耗进行了计算.为了分析GIS屏蔽外壳涡流损耗对其温度场影响,结合传热学理论,对比分析了不考虑外壳涡流损耗及考虑外壳涡流损耗两种情况下GIS母线及外壳的温度场分布.仿真结果表明,由于内部空间气体对流作用,GIS内部温度场分布不均匀,导体与屏蔽外壳间的温度呈现上高下低、左右对称的特征,中心导体的顶端是主导体的最高温度点;外壳涡流损耗对温度场分布有一定的影响,温升差在0.5℃左右.本文的研究工作为校核高压GIS的可靠性提供重要的理论参考.     

电磁波在填充非线性左手介质平板波导中的传播

对填充非线性左手介质理想导体平板波导中横电波(TE波)进行了理论分析,得到其电磁场分布和色散方程.通过数值计算,给出了部分TE波低次模的色散关系曲线.结果表明,当电磁波频率为4～6GHz时,介质的电容率和磁导率都为负;电磁波在此种波导中的各次模的色散程度随电磁波频率的增大而近似线性增大;在板间距离相同时,低次模的色散比高次模的色散大;随着板间距离的增大,电磁波在波导中的相速度线性增大;当电磁波的频率一定时,波导的色散程度随波导两板间距离增大而线性增大.