基于软磁复合磁心的一体成型电感设计及性能分析

利用绝缘包覆处理后的Fe-Cr-Si-B非晶合金和羰基铁粉制备了复合磁心。软磁性能测试结果显示,其在1 MHz处有效磁导率为12.8;开展目标感值为2.0μH、6 mm×6 mm×3 mm典型规格一体成型电感设计研究,利用电磁仿真软件ANSYS Maxwell建立电感模型并进行了电磁特性仿真分析,获得优化的线圈结构参数,在线圈直径D=3 mm、匝数N=8.5时可实现感值2.09μH、饱和电流约20 A;根据设计参数制作了一体成型电感样品,实测性能指标与仿真结果较为接近。     

FeSiCr合金粉与羰基铁粉及其在一体成型电感中的应用对比分析

采用FeSiCr合金粉与羰基铁粉,通过干压成型分别制作外径8 mm的磁芯环和尺寸为4 mm的一体成型电感,并分别对比分析了FeSiCr合金粉与羰基铁粉磁芯环及一体成型电感的性能。试验结果表明,FeSiCr材料具有更高的磁导率和品质因数Q,且防锈性能更优异,但直流偏置特性相对较差。     

一体成型电感设计仿真软件的开发与应用

参考罐形磁芯等效磁路和环形电感计算公式和磁力线分布,给出一体成型电感等效磁路和感量计算公式。用Visual BASIC 6.0语言编译了一体成型电感线圈结构设计仿真软件,给出该软件的结构、特点及其使用方法。用该软件对几种一体成型电感进行了仿真计算,并制作出器件,仿真结果与实验测试结果的差异在10%以内。使用此软件可缩短电感设计周期、提高效率,还可以计算出一体成型电感的直流电阻,对器件的温升预判有一定参考价值。     

双凸极无刷直流发电机的非线性数学模型

用变网络等效磁路法建立电励磁双凸极发电机等效磁路模型。在考虑磁路饱和、电枢磁场和励磁磁场相互作用的基础上 ,给出了描述该发电机非线性电感的函数 ,函数值与转子位置、各相电枢电流和励磁电流有关。有限元法验证了该函数的计算结果具有很高精度。在基于电感数值解基础上建立了该无刷直流发电机负载时一个工作模态非线性数学模型 ,给出了描述该数学模型的微分方程。理论计算结果和样机实验结果对比验证了该模型的正确性 ,为研究双凸极发电机的工作性能提供理论依据     

气隙对表面贴装功率电感直流叠加及频率特性的影响

制作了表面贴装功率电感,结合Ansoft Maxwell软件仿真研究了气隙长度与气隙分布对表面贴装功率电感直流叠加及频率特性的影响。结果表明,随着气隙长度的增加,初始电感值逐渐减小,直流叠加特性不断优化,电感值的频率衰减特性随之减缓。采用内核磁心两端气隙分布,增大一侧的气隙长度,可降低功率电感直流叠加特性的衰减幅度,但调控其两端气隙分布对功率电感频率衰减特性的影响不大。     

应用于一体成型电感的羰基铁粉-铁硅铬混合软磁金属粉末

将羰基铁粉末与铁硅铬合金粉末按照不同比例混合后钝化、包覆、压制成磁粉心,测试和分析了其磁环密度、磁导率、直流叠加特性及损耗性能。结果表明,相对于铁硅铬合金粉末,羰基铁粉具有密度高、叠加特性好、损耗低的优点;但是其缺点是磁导率低,仅为铁硅铬合金粉末的85%。两种粉末混合制备的磁环特性并非羰基铁粉与铁硅铬合金粉末的简单叠加,而是存在一定的偏差。随频率升高,铁硅铬合金粉末磁环损耗增幅低于羰基铁粉末磁环,100 kHz/50 mT条件下前者损耗为羰后者的1.22倍,低于50 kHz/50 mT时的1.35倍。     

稀土磁体取向压制成型永久磁路的结构与特点

取向成型是烧结和粘结磁体的一道重要工序,对最终磁体的性能有直接影响。针对常规电磁铁取向成型磁路的不足和缺陷,开发了取向成型永久磁路的新方法,该方法利用永久磁路提供取向磁场和退磁磁场,可用于辐射取向、平行取向和垂直取向稀土磁体产品的压制成型,实现稀土永磁体的直接压制成型。具有结构简单、降低成本、节能、压制周期短、有利于自动化生产等一系列优点。     

变磁阻可控磁通永磁游标电机电磁性能分析

为了兼顾永磁电机低速、大转矩特性和恒功率区的运行范围,提出一种变磁阻可控磁通永磁游标(RVFCPMV)电机。以1台三相22/2对极RVFCPMV电机为例,介绍了RVFCPMV电机的拓扑结构。基于气隙磁通密度的调制,揭示了该电机具有低速、大转矩特性的实质,突破在电枢绕组中通入直轴去磁电流分量的传统弱磁方式,提出一种利用铁磁材料非线性导磁特性,通过调节励磁电流进而改变磁路磁阻方式实现永磁电机弱磁升速的方法。通过有限元方法对RVFCPMV电机进行了计算和分析,验证了该电机基速以下的低速、大转矩输出特性和基速以上的弱磁调速能力。     

电动汽车直流充电机负荷特性及建模与应用

直流充电机系统作为一种重要的能源补给设备,对于电动汽车推广应用具有重要的基础支撑作用。文章通过分析电动汽车直流充电机的系统结构和工作原理,研究建立了直流充电机负荷模型。通过分析充电机交流侧和直流侧的动态过程,理论推导了充电机在吸收电力系统基波功率的同时,会产生一定规律的谐波电流注入。通过研究单台充电机及多台充电机的多谐波源网络模型动态特性,研究了充换电站作为电力系统一个公共耦合点(PCC)所表现的谐波迭代效应。仿真建模和实测结果表明,充电机作为一种新型的非线性负荷,表现出稳态谐波源特点。     

直流叠加冲击电压试验回路保护电阻参数选择与外形优化

在最大900 kV直流叠加1800 kV操作或2400 kV雷电冲击电压的试验中,需要设计特殊的电阻元件保护直流电压发生器免受冲击电压的损坏.本文通过仿真计算,对直流叠加冲击电压试验回路中保护电阻的阻值进行了选取,同时基于试验时发生的外绝缘闪络,对电阻丝绕法与电极外形进行了优化,结果表明:保护电阻阻值选择500 kΩ,...     

高压直流电缆用低密度聚乙烯的结构与电气性能分析

低密度聚乙烯的分子结构是影响高压直流电缆电气性能的关键因素。本文选取了进口和国产的高压直流电缆用绝缘料,通过凝胶渗透色谱、红外光谱和核磁共振谱从结构上研究聚乙烯基料的分子量分布、碳碳双键含量和支化度;从宏观上分析材料的电气性能和加工流变性能,并探讨聚乙烯的结构特性对其电气和流变性能的影响机制。结果表明:进口绝缘料的分子量分布较窄,端基双键含量高,长链支化度高,在高温下的绝缘性能较好,50℃下的直流击穿场强比国产绝缘料高约36%,且在40 kV/mm直流场作用下其内部未发现异极性空间电荷。聚乙烯分子量分布窄,分子内部晶点(大分子或超大分子等杂质)较少,有助于抑制异极性空间电荷。聚乙烯支化度较高,分子链间缠结点较多,使得材料在高温下的稳定性较好。     

一种高效永磁无刷直流电动机设计仿真与分析

主要研究了2.4 kW、5300 r/min高效率永磁无刷直流电动机的设计。采用灵活方便的等效磁路法进行基本方案设计,运用有限元软件进行磁路、空载、负载及机械特性仿真、检验、优化设计方案。实验结果表明:所设计的电机效率达到91.1%,效率、机械特性与仿真结果一致,表明这种场路结合的高效永磁无刷电动机设计方法既直观又准确。     

永磁同步电机电磁结构及磁场调节技术的综述分析

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有结构简单、体积小、效率和功率因数高等优点,在航空航天、军事国防、装备制造、轨道交通、新能源等领域中被广泛应用。但因永磁磁场调节困难,限制了PMSM在宽调速范围领域的进一步应用。为了实现磁场可调,国内外学者做了大量研究工作,提出了多种适合磁场调节的PMSM电磁结构。首先,建立了同步坐标系下PMSM的直轴等效磁路,分析了PMSM磁场调节机理,总结了PMSM磁场调节方法。随后,针对不同典型结构的PMSM分别建立了直轴等效磁路,总结不同磁场调节方法之间的区别和联系。最后,归纳PMSM磁场调节方法,总结形成磁场调节的统一理论,有利于探索磁场可调的PMSM新拓扑结构,推动PMSM磁场调节技术的发展。     

一种三相交流混合磁轴承数学模型与性能分析

提出了一种新型的三相交流二自由度径向混合磁轴承,由嵌入式永磁体提供静态偏置磁通,三相通电线圈产生控制磁通.采用等效磁路法导出了偏置磁通的计算公式,推导了径向悬浮力的数学模型.针对实验样机的性能要求,设计了磁轴承参数,在设计交流磁轴承控制系统基础上,利用Matlab/SIMULINK工具箱构建了仿真系统,对磁轴承的起浮性能、抗干扰等特性进行了仿真.最后用ANSYS8.0电磁场有限元分析软件对磁轴承实验样机的磁路和转子受力性能进行了计算和分析,证明了该设计的正确性.     

大型电力变压器直流偏磁分析的磁路建模与应用

为了深入理解电力变压器在直流偏磁工况下的运行特性以提高电网安全运行性能和变压器本体设计,针对大型电力变压器产品的直流偏磁计算要求,提出了改进的磁路模型;根据铁心和绕组的几何结构形成磁路的拓扑,在铁心磁阻的计算中考虑涡流效应的作用,同时将铁心接缝气隙的作用引入计算模型中,建立了大型电力变压器直流偏磁的磁路模型;基于矢量匹配法获得铁心等效磁路模型中元件参数的最优解;基于铁心接缝气隙的几何结构和磁场分布特性,通过分段处理,建立了气隙等效磁路模型。作为应用实例,计算了2种不同铁心结构的大容量电力变压器产品的直流偏磁性能。验证了这些模型分析大型电力变压器直流偏磁的有效性。计算表明直流偏磁使变压器产品建立工作磁场更加困难;变压器的绕组漏磁显著增加,而且不同的变压器铁心结构受直流偏磁的影响存在差异。     

交直流三自由度混合磁轴承结构与有限分析

为简化三自由度磁轴承结构，缩小其尺寸，降低其制造与运行成本，提出一种新型的交直流三自由度混合磁轴承。该磁轴承轴向单自由度采用直流电控制，径向两自由度采用1个三相逆变器提供控制电流，由1块径向充磁永磁体同时提供轴向与径向偏置磁通。介绍交直流三自由度混合磁轴承结构及悬浮力产生机理，用等效磁路法对该磁轴承的磁路进行了推算，导出了其轴向、径向磁力数学模型，设计了实验样机，并对实验样机的磁路用ANSYS 8.1软件进行了有限元分析。理论研究和有限元分析表明：交直流三自由度混合磁轴承结构合理紧凑、承载力大、效率高、成本低。     

不同结构型式直流滤波器回路抗震性能对比分析

不同结构型式的特高压直流滤波器耦联回路中滤波电容在地震作用下地震响应特征相差较大,其抗震性能需要进行深入研究.文中以某特高压悬吊式直流滤波电容器和支撑式直流滤波电容器为原型结构,建立了两类特高压直流滤波器耦联回路有限元模型,从位移、内力和加速度3个方面对比了三向地震作用下两类回路中滤波电容器抗震性能.结果表明:在顶层高...     

单相四柱试验变压器铁心磁化曲线等效与直流偏磁分析

在单相四柱式自耦变压器试验平台上,开展了空载及负载直流偏磁试验,基于试验数据分析了试验变压器直流偏磁后的电流、谐波、无功功率的变化规律。基于硅钢片接缝结构和空载试验数据得到2种不同的铁心磁化曲线模型,以提高电流的计算精度,并对比分析了不同的磁化曲线在计算无直流偏磁和有直流偏磁下的空载电流的区别。基于场路耦合模型,仿真分析了变压器负载直流偏磁下的磁场分布。研究方法及结论为试验变压器后续的直流偏磁下的温升研究奠定了基础。     

特高压直流输电系统用开关设备研发现状与结构分析

直流开关设备是直流输电系统换流站的重要设备,主要用于直流输电系统运行方式的转换、故障的清除,以及检修隔离等目的,关系到输电系统的可靠性、可利用率、可维护性。笔者以相关国家标准、技术导则为技术支撑,根据直流输电系统不同运行方式和控制策略对直流开关设备结构的特定要求,综述了直流转换开关、隔离开关、接地开关及旁路开关的用途和分类;按照基本原理、结构类型、结构特点等方面对各类开关设备进行了分析比较,提出了设备研发的技术难点和发展方向,以供研发人员和工程设计者参考。