新颖高频动圈式永磁直线电机的研究

针对常规动圈式永磁直线电机在电磁力、响应时间和响应速度等性能上的不足,从永磁体结构入手,对比单个永磁体不同的磁化技术和多个永磁体不同的阵列结构,提出了一种新颖八片瓦型有气隙Halbach磁化阵列动圈式永磁直线电机。对其静态磁场和瞬态磁场的分析以及实验结果表明,线圈与永磁体间的作用力能提高40%以上,仿真频宽接近350 Hz/-3 dB,响应时间为0.004 s。而实验频宽达到300 Hz/-3 dB,与仿真结果基本吻合,表明所设计的动圈式永磁直线电机具有高频和快速响应特性,能很好地满足高速电液比例控制系统的要求。     

大间隙磁力传动系统驱动规律的仿真研究

针对已提出的大间隙行波磁场驱动的磁力传动系统,采用现代计算技术和数值计算中的有限元理论,运用ANSYS软件的磁场分析功能,建立了磁力传动系统的实体模型和有限元模型,通过模拟永磁体的角位移和电磁体线圈的通电状态,对系统工作过程进行了仿真;研究了系统永磁体在转动过程中的受力情况和各参数对系统驱动能力的影响规律,并进行了实验验证。研究结果表明:通过增加线圈匝数、线圈通电电流、永磁体外径和永磁体磁化强度,减小电磁体和永磁体间耦合距离,将电磁体和永磁体的相对位置沿x方向两侧(左侧或右侧)置于5 mm～10 mm范围内等方法,可提高系统的驱动力矩。     

直线压缩机电机的瞬态磁场分析

动磁式直线压缩机具有高效、结构相对简单的特点。由于直线压缩机活塞与气缸壁之间的正压力很小,因此应用于直线压缩机的自润滑材料具有很长的寿命。采用有限元分析方法,对压缩机用直线电机进行了瞬态磁场计算,得到了直线电机的运行情况。分析表明直线电机设计较为合理,其运行可以满足压缩机基本的要求;分析了直线电机永磁体偏移所造成的影响,永磁体偏移0.1 mm造成的侧向力大小达轴向力大小的13%。     

基于平面线圈线阵的直线时栅位移传感器

针对现有磁场式直线时栅位移传感器行波磁场产生过程中,齿槽的存在影响行波磁场的匀速性,提出基于平面线圈线阵的直线时栅位移传感器。无齿槽的结构形式提高了行波磁场的匀速性,可实现大极距下的高精度测量。传感器将施加正交信号的两相励磁线圈相间排列形成平面线圈线阵,产生的行波磁场通过磁场拾取线圈感应出电行波信号,处理后得到位移量。通过电磁场分析软件对传感器进行建模仿真,根据仿真结果得到测量误差;通过理论分析对测量误差进行分析溯源,并根据分析结果对传感器结构进行优化。基于分析和优化结果研制出传感器样机,并进行了精度实验。实验表明,传感器在240 mm内测量精度为±1μm,实现了精密测量。     

基于ANSYS的双转子异步电机结构优化设计

为了更好地对双转子三相异步电机进行设计,建立了多组电模型,并采用ANSYS有限元分析软件对几组电机模型进行了分析,比较不同内转子尺寸下的分析结果,得到了不同尺寸下电机磁场的分布和气隙磁场强度,得到了最合适的永磁体尺寸,从而达到对电机结构优化设计的目的。     

静磁场的计算机作图

在已知数学模型的前提下,通过计算机编程,利用绘图机绘出等值线图,而数学模型是长螺线管线圈内磁场公式,所绘的等值线图即是磁场与距离的曲线图,通过图形了解磁场的分布,便于修正提高位移传感器的设计精度。     

一种大推力凸极永磁直线同步电机特性分析

针对现有永磁直线同步电机(PMLSM)推力密度较低的问题,提出了一种凸极Halbach永磁直线同步电机(SH-PMLSM)的设计方案。首先,提出了凸极Halbach永磁直线电机的拓扑结构,基于有限元分析了该型电机的次级磁场分布,确定了电机初级绕组方案,在旋转电机尺寸关系基础上,确定了该电机的主要尺寸;其次,建立了SH-PMLSM的16极15槽单元电机的模型,分析了该型电机的电磁特性;最后,在等永磁体用量、相同的初级和气隙条件下,将其与隐极式永磁直线电机(S-PMLSM)进行了对比,并分析了凸铁高度和宽度以及永磁体磁化方向对SH-PMLSM性能的影响。研究结果表明:SH-PMLSM单元电机具有更大的推力密度,输出推力比隐极PMLSM提高了10. 61%;借助Halbach阵列具有的磁屏蔽性,SH-PMLSM改善了常规凸极永磁直线电机存在的漏磁较大、推力不足的问题。     

基于磁定位的消化道遥控药物释放胶囊的研究

对药物释放胶囊内部结构进行设计,用电磁线圈和永磁体之间斥力作为驱动来实现药物的挤压释放.以胶囊内的干簧管作为磁继电器,由体外通电线圈的磁场对药物释放动作进行遥控触发.在分析永磁体空间磁场分布规律的基础上,讨论药物释放胶囊的磁定位技术,并进行了相关信号处理电路的设计.     

微型抗磁悬浮振动能量采集器结构分析与实验

研究了一种基于抗磁悬浮原理的微型振动能量采集器,自上而下主要由提升永磁体、上热解石墨板、悬浮永磁体和下热解石墨板组成,在上、下热解石墨板上电镀有铜线圈,利用电磁感应原理将悬浮永磁体的振动能量转化为电能。通过有限元分析软件COMSOL Multiphysics TM对能量采集器整体结构尺寸进行仿真计算,并与实验结果进行对比,得到最大仿真误差为8.2%,可以作为能量采集器结构设计的依据,根据悬浮永磁体周围磁场分布情况,得到了铜线圈的最佳布置方案。通过对能量采集器的振动模型进行分析,得到能量采集器输出的峰值电压为22.5mV,为能量采集器的进一步应用打下坚实基础。     

基于永磁体温度对车用电机性能影响分析

永磁体是车用永磁同步电机产生磁场的关键部件,决定了电机反电势、输出转矩等性能。温度对永磁体特性影响较大,分别以永磁体特性随温度变化为基础研究对电机性能影响,采用ANSYS/Maxwell建立电机二维仿真模型,对其进行不同温度下的性能分析,研究结果表明,永磁体温度对车用电机反电势影响较大,对输出转矩影响较小。