磁芯气隙中串联层叠非晶带GMI效应电流传感器

利用由CMOS多谐振荡桥及低通滤波器产生的正弦信号激励的钴基非晶带巨磁阻抗(GMI)效应设计出一种非接触型电流传感器.该非晶带经频率为2 Hz,密度为35 A/mm2,持续时间40 s的脉冲电流退火.非晶带采用串联层叠方式嵌于带气隙的环形磁芯中,推出了气隙中的层叠非晶带受到的导线电流所产生的磁场公式.给出了传感器信号处理电路框图.当磁芯中引入强负反馈磁场时,实验结果表明,新型电流传感器的非线性误差小于0.5%FS,线性量程±7 A.     

基于磁场折射的电磁齿轮气隙磁场分布理论分析计算

有限元法是求解电磁分布边界值问题的主要方法。在对考虑磁场折射问题的电磁齿轮气隙磁感分析基础之上,采用有限元法,进行了电磁齿轮气隙磁场分布的理论分析计算,并推导出相应理论方程组,分析所得结果为进一步研究基于磁场折射的电磁齿轮气隙磁场分布有限元后处理的理论推导问题提供了一定理论基础。     

基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位移传感器研究

针对前期研制的电磁式直线时栅位移传感器高信噪比和高时间插补分辨力难以兼顾的问题,设计了一种提高传感器信噪 比的新传感器结构,另外提出了一种高信噪比、高时间插补分辨力的测量新方法,并研制了基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位 移传感器。 建立传感器气隙磁场数学模型,分析气隙磁场空间分布特性,研究平面线圈气隙磁场分层耦合的原理;根据气隙磁场 分层耦合原理,建立传感器气隙磁场分层耦合位移测量模型;对传感器测量模型进行电磁场仿真和误差分析;最后,搭建实验平台 进行对传感器的性能进行测试。 实验结果表明,采用气隙磁场分层耦合的结构提高了传感器的信噪比,传感器的测量精度在原有 的基础上提高了 31. 4% ;采用的高信噪比和高时间插补分辨力测量方法,传感器的测量精度在原有的基础上提高了 37. 3% 。     

调制式永磁齿轮气隙磁场及转矩分析计算

针对有限元法(Finite element method,FEM)计算调制式永磁齿轮的气隙磁场及转矩时,计算机资源占用率过高且结构参数优化周期较长等缺点,采用"场"、"路"结合的分析方法,建立适于计算机建模的气隙磁场及转矩的数学解析模型。根据恒定磁场中的标量磁位理论,通过求解不同边界条件下的微分方程,获得调制式永磁齿轮中高速永磁圈在无调磁环状况下的气隙磁场数理模型;将引入调磁环后所产生的调制效应表示为等效磁路中的气隙磁导,进而获得调制函数,并以此建立高速永磁圈在有调磁环状况下的气隙磁场数理模型;再将低速永磁圈中的永磁体等效为电流模型,并根据电流在磁场中所受的洛仑兹力进行转矩建模。经算例计算表明,所建模型与FEM计算精度相当,但速度更快,且适于计算机程序化,易于实现调制式永磁齿轮的结构参数分析与优化。     

调磁式异步磁力联轴器三维气隙磁场研究

针对一台14对极21个调磁极片的调磁式异步磁力联轴器,为研究其气隙中永磁磁场与调制磁场的空间分布规律,利用有限元模拟的方法,得出静态与瞬态下三维气隙磁场的分布及周期性;基于等效面电流法,采用Matlab软件进行离散化编程求解,得到外气隙永磁磁场沿径向、周向及轴向的三维空间分布及周期性;采用多维高精度数字化测磁装置对联轴器的永磁磁场及调制磁场进行两种不同方案的三维测量。结果表明,永磁磁场与调制磁场均呈现周期性分布,其周期数分别为14、7;瞬态下气隙磁场的磁感应强度幅值大于静态时的幅值;气隙磁场存在端部效应,气隙磁场径向与周向分量的端部磁场小于中间磁场,轴向分量则相反;测量结果与模拟结果、解析结果具有很好的一致性。     

盘式实心磁力耦合器气隙磁场分布及转矩分析

针对一台9对极盘式实心磁力耦合器,为研究其气隙磁场分布及转矩,引入层理论模型,将磁力耦合器划分为非导电区域和导电区域两部分,推导二维标量磁位法,求解非导电区域的标量磁位和导电区域的磁场强度,同时引入卡特系数进行校正,推导出盘式实心磁力耦合器的气隙磁密和输出转矩公式;然后,通过有限元软件模拟得到磁力耦合器的三维气隙磁场分布、涡流分布和输出转矩,并分析了不同工作参数对输出转矩的影响;最后,搭建三维气隙磁场测量试验平台和传动试验平台进行三维气隙磁场和转矩的试验,所得试验结果与理论计算结果、仿真结果基本吻合。结果表明,推导的气隙磁密和输出转矩公式具有较高的准确性,为进一步研究盘式实心磁力耦合器的传动特性提供参考。     

双层实心异步磁力联轴器三维静态气隙磁场解析计算

为了得到双层实心异步磁力联轴器三维静态气隙磁场的空间分布,首先运用等效电流法建立了联轴器气隙磁场的三维解析模型,推导了气隙内任意一点磁感应强度的解析表达式。然后针对一台14极磁力联轴器样机,采用MATLAB软件编程求解得到了气隙平均半径处径向、周向及轴向磁感应强度的空间分布情况,结果表明径向磁感应强度解析值在-0.36T～0.36T之间变化,周向磁感应强度解析值在-0.6T～0.6T之间变化,轴向磁感应强度解析值在-0.35T～0.35T之间变化。最后采用实验装置对三维静态气隙磁场进行了测量测量结果与解析结果具有很好的一致性证明了解析法的正确性。     

大位移角振动台的气隙磁场动静态特性分析

针对电机驱动式角振动台气隙磁场不均匀和输出大位移时波形失真大的问题,提出了一种径向磁通磁路结构的大位移角振动台,对其气隙磁场动静态特性进行优化分析。基于等效磁化强度法,在极坐标系下建立气隙磁感应强度的解析表达式,通过有限元法验证该方法的有效性,进一步分析了永磁体厚度、永磁体扇形角及气隙厚度对静态气隙磁场的影响规律;通过瞬态有限元法仿真分析了0.01、0.1和1 Hz 3个频率点上外磁环固定不动而永磁体和内磁芯转动的气隙磁场动态特性,定量分析了相对运动对气隙磁感应强度的影响规律;将优化后的磁路参数用于大位移角振动台样机中,测试结果表明,气隙平均磁感应强度及其分布规律和理论计算结果相吻合;研究方法对角振动台径向磁通磁路的理论分析与优化设计具有重要意义。     

基于场路耦合法的大型异步电机气隙磁场研究

电机气隙谐波磁场影响电机的转矩特性、附加损耗和振动噪声等,准确计算电机电磁场尤其是气隙磁场的分布显得尤为重要.利用ANSYS软件,基于场路耦合法,建立大型异步电机电磁场场路耦合分析模型,通过对大型异步电机的电磁场进行计算,得出样机在不同运行状态下的磁力线分布图.在此基础上,分析空载和额定运行状态时电机的气隙谐波磁场,研究电机气隙磁场谐波成分与电机开槽和电机负载的关系,为大型异步电机性能的优化提供理论依据.     

电磁齿轮磁路的分析与计算

根据电磁齿轮的结构特点，分析了电磁齿轮传动的主磁路，并推导出非均匀的工作气隙磁场与装配气隙磁场磁导的计算公式。     

Development of a miniature permanent magnetic circuit for nuclear magnetic resonance chip

The existing researches of miniature magnetic circuits focus on the single-sided permanent magnetic circuits and the Halbach permanent magnetic circuits. In the single-sided permanent magnetic circuits, the magnetic flux density is always very low in the work region. In the Halbach permanent magnetic circuits, there are always great difficulties in the manufacturing and assembly process. The static magnetic flux density required for nuclear magnetic resonance(NMR) chip is analyzed based on the signal noise ratio(SNR) calculation model, and then a miniature C-shaped permanent magnetic circuit is designed as the required magnetic flux density. Based on Kirchhoff’s law and magnetic flux refraction principle, the concept of a single shimming ring is proposed to improve the performance of the designed magnetic circuit. Using the finite element method, a comparative calculation is conducted. The calculation results demonstrate that the magnetic circuit improved with a single shimming has higher magnetic flux density and better magnetic field homogeneity than the one improved with no shimming ring or double shimming rings. The proposed magnetic circuit is manufactured and its experimental test platform is also built. The magnetic flux density measured in the work region is 0.7 T, which is well coincided with the theoretical design. The spatial variation of the magnetic field is within the range of the instrument error. At last, the temperature dependence of the magnetic flux density produced by the proposed magnetic circuit is investigated through both theoretical analysis and experimental study, and a linear functional model is obtained. The proposed research is crucial for solving the problem in the application of NMR-chip under different environmental temperatures.     

A setup for measuring the magnetic characteristics of soft magnetic materials and articles

An automated setup for measuring the normal magnetization curve, the major and minor magnetic-hysteresis loops, and the main (initial permeability, maximum permeability, residual magnetic induction, induction coercive force, and saturation induction) and additional (the permeability at a field equal to the coercive force, the field strength at which the saturation induction is reached, and the induction at fields equal to the coercive force and the double coercive force) magnetic parameters of soft magnetic materials and articles produced from them is described. Measurements are performed in an open or closed magnetic circuit at a magnetization-reversal frequency of 0.05–0.5 Hz. The block diagram of the setup and its main parameters and characteristics are presented. The operation of the setup and the possibilities of its application are considered.     

Novel magnetorheological brake with self-protection and water cooling for elevators

This study aims to design a magnetorheological (MR) brake with self-protection and heat dissipation functions for elevators. Using permanent magnet system technology, the MR brake can not only form a double magnetic field with excitation coils to improve braking torque under normal operation but also provide braking torque for protection in case of power failure. In addition, a cooling channel is designed in the braking shaft of the MR brake to ensure effective heat dissipation of the MR fluid. In this work, the structure, material, and magnetic circuit of the MR brake is first developed. Then, finite element, magnetic field, and thermal field analyses are conducted on the brake. Finally, a prototype of the brake is produced, and its performance is tested. Results show that the braking torque, especially the self-protection function, meets the demands of the elevator; the increase in temperature during braking is minor; and the noise level is low.     

基于磁弹效应的钢缆索索力测量中励磁磁路研究

本文介绍基于磁弹效应测试钢缆索索力的原理，提出双励磁双循环的磁路结构，用磁导法对其进行磁路分析，讨论了磁路的磁化方式、磁化强度的选取及具体结构设计。并以脉冲直流磁化方式，钢索最大磁导率对应的磁场强度作为励磁强度进行了实验分析。实验分析结果与理论一致，表明该磁路结构设计合理、工作可靠，重复性精度优于0．5％。     

单磁芯双绕组非晶丝新型磁场传感器的研究

本文研究了利用近零磁致伸缩系数钴基非晶态合金丝制成的单磁芯双绕组新型磁场传感器。通过对敏感元件的优化设计,改善了传感器的线性度、灵敏度、温度稳定性指标。分析了传感器的工作原理,给出了部分实测结果。对传感器的信号处理电路进行了设计。     

铝电磁场快速铸轧特种电源的MATLAB仿真

在连续铸轧过程中,将电场与磁场施加于固液态区产生一起伏变化的能场,这种多维变化能场驱动铝合金产生无序流变,同时产生的行波力与脉动力对长大中的晶粒具有破碎作用,使晶粒细小均匀,从而提高了铸轧材料的力学性能。本文根据铝合金电磁铸轧对电磁场的要求提出了一种铝电磁场快速铸轧变频控制系统,分析了系统的工作原理,建立了MATLAB的仿真模型,仿真结果表明:这种新的主电路方案是可以达到电磁铸轧的电磁感应器对电流的要求,不存在使电源短路的问题,控制起来更简单。试验表明,此系统可以对电磁感应器产生的复合磁场进行控制,系统控制精度高、可靠性高,动态性能好,满足铝电磁场快速铸轧的基本要求。     

基于性能最优的磁流变阻尼器励磁线圈缠绕方法研究

双线圈活塞式磁流变阻尼器是一种通过励磁线圈产生磁场,以控制输出阻尼力的器件,其励磁线圈的缠绕方法直接影响磁流变阻尼器磁场分布和动态响应时间。在磁流变阻尼器性能模型的研究基础上,以阻尼动力和动态性能为最优目标,分析了两励磁线圈多种缠绕方法对阻尼间隙的磁场分布和控制电路的响应时间的影响,综合考虑了外界控制电路的电流负担和电能损耗,获得了励磁线圈采用反向串联的最优缠绕方法。研究结果为磁流变阻尼器的结构设计和参数优化提供了参考依据。     

一种磁场控制成形的砂轮制备方法

提出了一种基于磁场作用来实现磨粒规则排布的砂轮制备方法,设计了金刚石微粉砂轮成形装置,并对其磁路及环形磁场分布进行了仿真。观察了环形磁场的分布状况,制作了磁控砂轮,并用制作的磁控砂轮磨削了碳化钨试件。试件表面粗糙度Ra达到了29nm,与非磁控砂轮相比,表面质量得到了明显提高。     

嵌入磁路的电解加工技术

为提高电解加工精度,基于磁场和电场相互作用原理,设计了两种镶嵌磁路的阴极。分析了磁场对双电层液相3种传质方式的影响,提出将多极内封闭渐变磁路和多极外封闭渐变磁路组合后嵌入电解加工装置的方法。试验表明,沿阴极体周边均匀镶贴永磁体的阴极,加工时磁力线与电解液流动方向正交,可消除分股束流、空穴, 改善电解加工流场,改善工件表面粗糙度;顺阴极轴向在阴极头内嵌入永磁体,加强了反应物质向加工区传质的速度,提高了集中蚀除的能力,可有效减轻杂散腐蚀。对电解套料沿阴极内壁采用多极内封闭渐变磁路镶贴永磁体;对非铁异形孔加工,为进一步加强间隙磁场,可采用在阴极外表面镶嵌多极外封闭渐变磁路,在工件外套一多极内封闭渐变磁路形成组合磁场。     

Thermostabilization of the Frequency of a Proton Relaxometer Based on Nuclear Magnetic Resonance with a Magnetic System on Permanent Magnets

Two variants of automatic correction of temperature variations of a constant magnetic field in the system of a permanent magnet NMR relaxometer are described. In the first version, the magnetic flux correction in the magnetic circuit of the system is used with a magnetic shunt, which is moved by a stepping motor. In the second version, the field is corrected by the current in the coils placed on the magnetic circuit of the magnetic system. Correction of the field is carried out automatically during the tuning of the resonant frequency of the device. The proposed methods make it possible to correct the relative change in the magnetic field within 1%, which covers possible temperature variations of the magnetic field in the entire range of room temperatures when using magnets based on neodymium–iron–boron and samarium–cobalt alloys (NdFeB and SmCo).