平板式永磁电动悬浮系统设计与实验研究

该文提出一种以汽车为载体的平板式永磁电动悬浮系统,并从结构设计、等效实验、原理样机测试三方面对电磁特性开展研究。首先,阐述系统的结构及原理,依托自主研制的最高时速600 km的动轨实验台,分析在固定参数下的电磁力特性和垂向自稳定能力,并验证有限元模型的准确性。其次,对悬浮磁体、导向磁体、导体板进行计算分析。最后,改装汽车,加装间隙调节机构、简易悬浮架、车载磁体及测试系统,并搭建长50 m的铜制导体板轨道,开展原理样机测试。整车约为1 500 kg,最高实验速度为70 km/h,最大悬浮间隙约为35 mm。实验结果验证了导向磁体的有效性,展现出平板式永磁电动悬浮系统较强的载重能力。     

真空直流断路器高速操动机构的研究

针对舰船直流系统短路电流大、短路时间常数小的特点,对基于人工过零原理的真空直流断路器的高速操动机构进行了仿真和实验研究。该高速操动机构利用涡流效应产生电磁斥力,推动运动部件实现高速动作。笔者建立了电磁斥力机构的三维有限元模型,对其动态过程进行了仿真分析;根据仿真设计的结构参数制作了实验样机,实验样机的线圈电流波形以及机械运动特性的测试结果与仿真结果较为吻合。     

基于场–路–运动耦合模型的超导电动悬浮列车特性研究

基于动态电路理论,该文建立"8"字形零磁通轨道线圈无交叉连接超导电动悬浮列车系统中悬浮导向结构的等效电路模型,推导超导磁体与轨道线圈之间的时变互感计算公式,采用能量法求解列车的悬浮力、导向力及磁阻力;利用日本山梨磁浮试验线的实测数据对等效电路模型进行验证。在此基础之上,最后建立"8"字形零磁通轨道线圈交叉连接系统场–路–运动耦合模型,研究电动悬浮列车的动态运行特性,揭示电磁力随横向偏移、悬浮高度的变化规律,同时阐述轨道线圈感应电流的形成机理。文中的研究结论将为国内超导电动悬浮技术的发展提供重要参考。     

基于Halbach阵列的永磁电动悬浮仿真与性能影响因素分析

为了研究永磁电动悬浮中各参数对系统悬浮性能的影响,针对直线型Halbach永磁体阵列,基于电磁场理论分析,结合瞬态电磁场有限元模型,明确永磁体外部磁场的分布规律,之后分析了永磁电动悬浮系统的电磁特性与系统各参数的关系,最终提出了一种较优的永磁体结构方案.研究表明,永磁体阵列下部磁场呈近似正弦分布,电动悬浮系统低速时以磁...     

谐振式无线电能传输系统线圈优化与实验验证

针对大功率磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统谐振线圈耦合系数较小的特点,首先采用电路理论对系统进行建模分析,然后通过公式的推导与分析提出一套线圈优化设计方案,并基于有限元仿真方法得出一组最优线圈参数,最后搭建了一套1 kW,20 kHz大功率MCR-WPT系统实验平台对所提方案进行了仿真与实验验证,实验结果表明系统传输效率高达91.5%,满足设计要求。     

中距离传输共振磁耦合无线取能装置设计与实验

基于磁耦合机构的等效电路模型,开展无线传能耦合特性分析,提出一种新型空间螺旋线圈结构,应用ANSYS有限元分析软件开展发射线圈和接收线圈的电磁场仿真建模,对线圈结构进行电磁优化设计,并对比有无中继线圈的磁耦合机构,发现添加中继线圈可以在有效增加传输距离的同时将系统的传输效率提高1.475倍。最后,构造了一台共振磁耦合无线取能模型样机,实验结果表明,该样机能够实现传输距离为3 m、功率为40 W的LED灯负载供电,由此验证了无线取能线圈设计的有效性。     

电动轮椅永磁盘式电机有限元分析

基于低频电磁场有限元分析软件Ansoft Maxwell,对一电动轮椅用永磁盘式电机进行3D建模与电磁场分析,分别就其空载气隙磁密、齿槽转矩、空载反电势、空载漏磁系数及轴向吸力进行了详细探讨,并试制了一台样机用于测试。对比仿真与测试结果,验证仿真结果的正确性。相关的仿真研究,可为同类盘式电机的分析设计提供参考。     

平面转子磁悬浮陀螺的原理、建模与分析

实现平面转子的稳定悬浮是磁悬浮陀螺的关键所在.介绍了一种利用微细加工方法实现的磁悬浮陀螺仪模型的悬浮系统.在该悬浮系统中,利用电感检测的方法获取转子的位置信号,并对该信号进行PID处理,再将其用于控制悬浮线圈中的电流大小对悬浮力进行控制,最终实现了平面转子的稳定悬浮.文中进行了系统建模,对系统悬浮力进行分析,同时利用Mat lab/simulink对其仿真,得出了转子位置的动态响应,并通过改变仿真参数,对系统结构、悬浮高度等参数进行优化.     

永磁电动悬浮系统三维解析建模与电磁力优化分析

电磁力准确计算是对Halbach阵列永磁电动悬浮系统进行研究和优化的基础,结构优化是提高系统性能和减少工程化建设成本的关键.建立包含类似直线电机横向端部和纵向端部效应的三维电磁场解析模型,通过对比2-D、3-D解析模型计算结果与3-D有限元仿真结果,验证了所建解析模型的准确性和可靠性.基于三维解析模型对永磁电动悬浮系统进行优化分析,研究结构参数对优化指标的影响,首次量化导体板宽度和永磁体宽度对系统横向端部效应的作用,总结出基于参数分析的系统优化设计方法.最后利用多目标粒子群优化算法对系统进行优化,通过对比参数分析系统优化设计解和优化算法设计解的性能,证明提出的优化方法快速可靠.     

二自由度混合磁轴承设计与有限元分析

在阐述二自由度混合磁轴承工作机理的基础上,推导了其数学模型,设计了实验样机,并采用三维有限元分析软件Maxwell对之进行建模并仿真,分析了样机内部磁场关系,验证了二自由度混合磁轴承悬浮原理,计算了径向力与位移以及径向力与控制绕组电流之间关系,得出磁轴承的最佳工作范围,并采用Matlab/Simulink进行仿真实验研究。研究结果表明:该设计的磁轴承能够稳定悬浮,并具有较好的控制性能。