5kW自由活塞斯特林发电机动磁直线电机冷却

为解决大功率直线电机的温升问题,设计了匹配自由活塞斯特林发电机用的动磁直线电机,并建立电机的三维温度场分析模型.该模型考虑实际电机中铜耗、铁耗、涡流损耗等因素,对线圈绕组进行了等效分析,模拟计算结果和实验结果符合较好,表明了模型的准确性.结合一台输出功率为5kW的斯特林发电机结构特性,设计了一种既满足冷端换热器换热需要又实现直线电机冷却的双用式冷却结构.利用该模型计算得到了电机各个部件的温度分布情况,并与实验结果进行对比验证,具有较好的一致性.与常规冷却结构进行比较分析,结果表明该双用式冷却结构对于线圈、磁铁等结构冷却性能更优.     

自由活塞斯特林发电机的动力学特性研究

将自由活塞斯特林发动机与直线发电机耦合,构成自由活塞斯特林发电机.分析了该发电机的系统结构和运行机理,建立了自由活塞斯特林发电机的质量-弹簧-阻尼系统模型.利用力多边形方法对自由活塞斯特林发电机的动力活塞和配气活塞进行了动力学分析,在力多边形图上可以直观地看出自由活塞斯特林发电机的受力情况以及位移或压力相位角之间的关系,并利用示功三角形表征了压缩功和膨胀功.此外,还对直线发电机的输出特性进行了研究,推导了输出功率的计算公式.研究表明,通过调节负载参数,可以控制自由活塞斯特林发电机的输出功率.     

空间自由活塞斯特林发电机启动温度研究

为确定空间自由活塞斯特林发电机的启动温度,提出一种结合动力学模型预测启动温度的简单方法.首先建立了包含热力学和动力学的发电机线性模型,利用根轨迹技术并依据系统的不稳定性判定方法预测发电机的启动温度.运用该模型分析了实验样机的启动温度以及配气活塞板簧刚度和外负载对启动温度的影响,并进行实验验证.结果表明:发电机的启动温度...     

自由活塞斯特林发动机相位特性

为了研究自由活塞斯特林发动机的振动位移相位特性,建立了耦合发动机热力学和动力学的计算模型.在模型中对压力波进行了线性化处理,得到了自由活塞斯特林发动机两个活塞振动位移之间相位的计算公式.分析了主要参数对发动机相位角的影响规律,发现:自由活塞斯特林发动机必须在一定的充气压力范围内才满足发动机启动的配气活塞位移领先动力活塞位移的相位关系;负载电阻的变化会使电磁阻尼系数发生改变,进而影响相位关系;动力活塞板簧刚度对相位角影响较小,而配气活塞板簧刚度对相位角影响较大.     

自由活塞直线发电机总体参数设计方法

为获得自由活塞直线发电机总体参数的设计方法,基于发电机工作特点和运行规律,研究了主要结构参数与性能参数之间的匹配关系,包括气缸工作容积与输出功率、最高燃烧压力与气缸工作容积、压缩比与活塞质量及电磁负载与输出功率,由此构建了一种自由活塞直线发电机总体参数匹配模型,进而总结出一种利用振动特性的自由活塞直线发电机总体结构参数设计方法。利用该方法完成了一台原理样机的设计,并通过仿真和试验进行了验证,试验结果表明:仿真和试验的运行频率与设计目标最大误差为13.4%,最高燃烧压力最大误差10.5%,输出功率最大误差为6%,接近设计目标值。     

永磁直线波力发电机的磁场分析与参数计算

为了直接把海洋的波浪能转换为电能,提出了一种永磁直线波力发电机。设计了电机的结构。以一个定子模块数为3,振子永磁体磁极数为5的直线发电机为例,采用电磁场有限元方法分析了电机磁场和空载感应电动势,求解发电机定子绕组的电感参数,计算了发电机的功角特性曲面。对感应电动势的实验结果与计算结果进行比较,相对误差为6.8%。该型永磁直线波力发电机在振子速度为0.9m/s时最大输出功率可达80W,能够有效利用海洋波浪能发电。     

斯特林循环的计算机模拟分析及实验研究

本文提出了五部件绝热气缸模型。考虑热交换器的效率及其死容积的影响,运用变质量系统热力学理论和数值方法,分析了现代实用的斯特林循环,求出循环内各热参数的瞬时变化和一个循环的平均参数。在实验室的试验机上,进行了机内动态参数的直接测定。理论分析和实验研究表明,本模型和方法比目前常用的经典等温模型更切合实际,可推荐作为热力设计计算的基础。     

直线异步电机空载气隙磁场的计算分析

通过二维电磁场分析得到直线异步电机空载时气隙磁场的二维解析公式，并通过有限元数值计算与实验测结果进行对比，验证了该分析方法和结论的正确性。     

自由活塞直线发电机输出性能试验研究

为了有效地回收车用内燃机排气余热,将自主研发的自由活塞膨胀机与直线电机耦合形成一种新型自由活塞直线发电机(FPLG),用于小规模的有机朗肯循环(ORC)余热回收系统。FPLG以压缩空气为工质,针对不同工况开展了大量试验研究,分析了进气压力、运行频率及外部负载电阻对FPLG输出功率和能量转换效率的影响。研究结果表明,适当提高进气压力,能够明显提高FPLG峰值输出功率和能量转化效率。然而,峰值输出功率随着运行频率的增大而迅速下降。当运行频率为2.0Hz、进气压力为0.26 MPa、外部负载电阻为20Ω时,FPLG的转换效率最大,可达到45.82%。随着外部负载电阻的增大,FPLG的峰值输出功率呈现出先增大后减小的趋势。当运行频率为2.5Hz、进气压力为0.26 MPa、外部负载电阻为20Ω时,峰值输出功率最大,为47.5 W。     

动磁型同步表面电机的磁场和推力

针对传统定位工作台速度和定位精度低的缺点，提出了一种采用定子铁心和相互垂直分布的两对推力绕组做定子、动子平台，以及附着在其下表面的4个Halbach磁阵做动子的动磁型同步表面电机．采用分离变量法获得了表面电机磁场强度、磁通量密度、磁通量、反电动势和电磁推力的表达式，并分析了磁阵厚度、节距、极数、线圈厚度和空气隙长度等不同设计参数对表面电机推力的影响，得到了在最大推力下表面电机的设计参数．将计算结果与二维有限元结果进行对比，证明了分析方法的正确性和参数计算方法的可靠性，为进行表面电机动力学建模和仿真，以及伺服控制系统的开发和设计提供了研究基础．     

移动磁场电磁感应器磁场分布的数值模拟

利用ANSYS 8.0软件对移动磁场电磁器所产生的电磁场分布进行了数值模拟.通过与实测结果的比较,验证了利用ANSYS软件进行计算的可靠性.并进一步计算了在移动磁场电磁感应器结构尺寸不变,将其绕制为一对极和二对极的情况下,线性电磁搅拌器所产生的电磁场分布,以及通电电流变化和金属上型对所产生的磁感应强度分布的影响.结果表明,在结构尺寸一定的情况下,将电磁感应器绕制成一对极和二对极所产生的磁感应强度的大小与通电电流大小呈线性关系,且在通电电流相同的情况下,在一对极下能得到更大的磁感应强度;金属上型可使合金熔体所处的磁场空间磁感应强度竖直分量By增强的同时磁感应强度的水平分量Bx略有减弱.     

盘式永磁同步发电机的电磁场分析

盘式永磁同步发电机的磁通为轴向,其磁路与传统电机相比具有很大不同,应用常规电机的磁路计算方法难以适用.介绍了盘式永磁同步发电机磁路的特点,推导了盘式永磁同步发电机的基本电磁关系,获得了等效磁路图.分别运用提出的磁路计算方法和Maxwell 3D软件提供的有限元法对一台DPG-5/7型样机电磁场进行了计算,并对2种方法的计算结果进行了比较.结果表明,2种计算结果一致,验证了推导的电磁计算公式是基本正确和可行的.     

复印技术中磁辊磁场的仿真

本文论述用积分方程法计算复印机磁辊磁场的分布，引入了磁场耦合系数并考虑磁性材料的各向异性，从磁场基本方程出发推导了磁位的积分解式。计算结果与实测的磁场数值符合较好。本文方法可用于磁辊生产中控制加工、装配尺寸误差及材料磁性离散度等影响质量的因素。     

磁场计算中的等效磁荷法

本文从单个磁偶极矩产生的磁场,引出等效体磁荷密度和面磁荷密度的概念,进而分析了应用这些磁荷模拟磁质磁化场、永磁体磁场和载流线圈磁场的可能性,从而为电磁场的数值计算提供了数学模型。     

行波磁场作用下金属液体运动行为的数值模拟

将行波磁场理论和流体运动N-S方程相结合,建立了行波磁场作用下材料制备用容器内三维流场的数学模型,并引入了新的电磁力计算模型.通过与文献中实验结果的对比,验证了本模型及计算程序的可靠性.研究还发现,行波磁场作用下装置内纵截面形成了两个对称的大环流;当径高比降低时,容器内的流场结构没有改变,仍然为两个对称的旋流,形状由椭圆形变成长方形.当电磁力增大时,轴向速度曲线由平顶变为尖顶的抛物线,并且电磁力越大,波顶离底部壁面的距离越近.     

直驱永磁风力发电机高温短路去磁分析

利用Maxwell电磁场软件的二维瞬态分析功能,对兆瓦级直驱永磁风力发电机进行了空载时各种突然短路仿真.在最大短路电流时刻对永磁体的去磁程度进行分析,为永磁电机设计永磁体去磁工作的研究提供了理论依据.     

铝电解槽熔体中电磁力场的计算机仿真

介绍了电解槽内电流分布、磁场和电磁力的计算模型和计算程序，结合我国自焙阳极上插棒式铝电解槽的实践计算了铝液中的电磁力，给出了电流分布、磁场及电磁力场图，为铝电解槽的设计和炉膛内形的优化提供了参考。     

磁压缩脉冲发生器的仿真与研究

设计一种应用于水中放电能够输出快前沿纳秒级高压窄脉冲的两级磁压缩脉冲发生器,根据磁脉冲压缩原理设计出磁开关相关参数,击穿水介质产生等离子放电通道需要均匀的电场,因此外置磁复位电路清理剩磁。选用铁基纳米晶磁芯在PSPICE仿真软件中创建磁开关模型并添加封装库,磁开关模型能够很好地模拟MPC(magnetic pulse compression)在实际应用中电压电流逐级压缩的工作状态。频率、脉宽和相位可调的优点使IGBT(insulated gate bipolar transistor)在实际应用中常作为初级控制开关,用于辅助MPC设计一种三极管电压反向放大延时电路封装开关模型,来实现与实际选用IGBT开关参数的对应。由仿真结果,50Ω电阻上输出一个上升沿90 ns,幅值8.5 kV的高压窄脉冲,前沿压缩倍数为6.4。