励磁线圈内装式双段铁芯轴向励磁感应子电机

一、概述轴向励磁感应子电机具有效率高、励磁功率小、相电压平衡、自励可靠、噪声低等优点,因而,从五十年代起,广泛应用于运输机械供电、独立供电电源、无刷直流弧焊电源等领域,并正在推广到大型同步电机励磁机、测速发电机、电磁减速低速电动机等。常见的轴向励磁感应子电机有图1四种基本类型。

一种基于单轴向充磁永磁环励磁的钢丝绳无损检测方法

为提高钢丝绳缺陷检测能力,简化励磁结构,提出一种基于单个轴向充磁永磁环励磁的钢丝绳无损检测方法。通过分析钢丝绳缺陷在单个轴向充磁永磁环励磁方法下产生的漏磁场,得到该方法能通过漏磁场感知缺陷运动方向的结论。在此基础上,利用COMSOL软件对该励磁方式进行有限元建模,通过仿真计算缺陷处漏磁的分布,验证了结论的正确性,分析了影响漏磁场的因素,并结合霍尔元件性能参数,给出了传感器的最佳布置位置。最后,通过设计信号调理电路,结合3D打印实现传感器结构,完成了实验平台搭建。仿真结果表明,对于同一缺陷,基于该励磁方式产生的最大漏磁场明显大于传统方式。实验结果表明,对于10 mm粗的钢丝绳,当霍尔元件布置的提离值为3 mm和8 mm时,均能够通过缺陷处漏磁信号感知钢丝绳运动方向。

轴向磁通混合励磁同步电机弱磁控制

轴向磁通混合励磁同步电机(AFHESM)结合了轴向磁通电机和混合励磁同步电机的优点.为了研究AFHESM的运行性能,本文分析了它的拓扑结构和磁场调节机理,并推导了它的数学模型.基于传统弱磁控制理论,提出了一种将转速反馈控制、相角反馈控制和电压反馈控制相结合的闭环弱磁控制策略,利用MATLAB/Simulink建立了AFHESM的弱磁控制系统模型.仿真结果验证了该方法的有效性.

轴向磁通电励磁双凸极发电机仿真分析

研究了一种新型轴向磁通电励磁双凸极电机。在轴向磁通永磁电机的基础上,用励磁绕组取代原电机的永磁体,发电运行时,无需功率变换器和转子位置传感器。兼具了轴向磁通与电励磁双凸极电机的优点,电机结构简单、新颖,励磁磁场可调,功率密度高。采用双定子结构,励磁效率高。转子铁心凸极数为3个,有利于降低铁损。采用三维电磁场有限元法对电机的静态特性参数进行仿真分析,并初步验证该电机的合理性。

高压直流轴向混合励磁双凸极发电机的结构及特性分析

270 V高压直流体制是现代飞机电源系统的重要发展方向之一。依据高压直流发电机具有自启动和短路电流限制能力的要求,提出了轴向混合励磁双凸极发电机,在对基本结构和工作原理进行描述的基础上,通过磁路分析得到了电机气隙磁场随励磁电流的变化规律,并采用有限元仿真加以验证,详细分析了电机的磁场分布、磁链、反电势、输出电压及负载特性等。结果表明,轴向混合励磁双凸极电机相磁链双极性变化,且正弦度高,调磁范围宽,可实现完全灭磁,同时电机运行时效率高,适用于航空高速运行。

高速轴向电励磁双凸极电机设计与特性分析

现代多电飞机技术不断发展,对航空电源系统提出了更高的要求。依据航空起动发电机具有可靠性高、功率密度高、电源容量大的要求,设计了一种高速轴向电励磁双凸极电机(DSAEM)。对电机的基本结构和工作原理进行了描述,建立了电机的数学模型,并通过有限元仿真加以验证,详细分析了电机的磁场、电感、空载特性和负载特性。结果表明,高速轴向电励磁双凸极电机具有完全对称的三相磁链,可输出更稳定的电压,其电机绕组的空间利用率高、功率密度大、效率高,可满足航空电源的基本需求。

油气管道周向励磁漏磁检测技术优势与发展前景

为了研究周向励磁漏磁检测技术的适用性,基于漏磁检测原理分析了该技术对于检测轴向导向缺陷的潜在优势,以及存在的技术局限性。周向励磁在管壁产生的磁场是非均匀磁场,临近磁极的磁场强度大,远离磁极的磁场强度小,缺陷漏磁通与缺陷距磁极的距离相关,两磁极间仅存在一段有效检测区域,要求传感器探头必须具有很小的间距和较高的测量精度;周向励磁产生的磁力线垂直于管道轴线,信号采集对检测装置的运行速度提出了更高的要求。从励磁方式、磁场分布状态、检测适用性和技术成熟度四个方面对比分析了周向励磁与轴向励磁漏磁检测技术,得出结论:两种检测技术的本质区别在于励磁方式和磁场分布状态的不同,且分别对轴向导向缺陷和环向导向缺陷敏感;轴向励磁漏磁检测技术更成熟且应用更广泛。最后,阐述了周向励磁漏磁检测技术的国内外技术发展与应用现状。

长输油气管道漏磁内检测技术

长输油气管道在油气能源运输中发挥着关键作用,被称为"能源血脉"。为保证管道的安全有效运行,应定期对管道进行检测。管道漏磁内检测技术是目前国内外长输油气管道内检测领域普遍应用的检测技术,该技术以管道管体已形成的体积缺陷为检测目的,可以准确检测出缺陷面积、程度、方位等信息。对油气管道漏磁内检测技术原理和影响因素等进行归纳总结,阐述了管道漏磁内检测中轴向励磁和周向励磁等关键技术的国内外研究现状,对国内外漏磁内检测器的检测能力进行对比,介绍了漏磁信号的处理方法及管道的完整性评价技术,最后提出了管道漏磁内检测行业的未来展望。

管道漏磁内检测裂纹缺陷仿真与实验研究

针对管道漏磁内检测中裂纹与磁化方向角度过小难以识别问题,分析了直流电磁铁轴向励磁条件下裂纹角度对漏磁检测信号的影响以及裂纹漏磁信号的特征。采用Comsol有限元仿真软件,对管道内壁不同角度0.2 mm裂纹缺陷进行了仿真分析;搭建了直流电磁铁轴向励磁实验平台,采用电火花技术加工不同角度裂纹试件,进行裂纹角度问题的拖拉实验。结果表明,裂纹与磁化方向最小可检测角度为25°;随着裂纹角度的减小,漏磁信号峰值逐渐减小,信号跨度越大,噪声信号影响越大;当磁化方向与裂纹垂直时,漏磁信号幅值最大跨度最小,磁化方向与裂纹平行时无漏磁信号产生。

Analysis and design of excitation system in homopolar inductor machine

The excitation system of the homopolar inductor machine(HIM)is analyzed and designed to establish the design approach and evaluation criteria of the excitation system.The finite element method is used to calculate the three-dimensional electromagnetic field in the HIM,and the distribution and characteristics of the magnetic field are described.The analytical method is applied to investigate the design process of the excitation winding.The ratio of the axial length of the armature winding to the excitation winding and the ratio of the axial length of the working air-gap to the non-working air-gap are investigated by the numerical calculation method.A prototype HIM is designed and manufactured,and some experiments are implemented to verify the correctness of the theoretical analysis and numerical calculation results.The research results show that the established design method of the excitation winding is practical and feasible.Under the conditions of constant excitation magnetomotive force or constant excitation power,the optimum range of the axial length ratio of the armature winding and the excitation winding is 0.45 to 0.5.The optimal axial length of the non-working air-gap can be determined by the ratio of the stator inner diameter and pole-pairs.

两种励磁方式漏磁内检测的简化试验对比

为系统对比轴向和周向励磁方式的漏磁内检测技术对于不同角度缺陷检测结果的准确度,设计了简化的工程对比试验。该试验选取平面钢板作为试验样板,在钢板上制作不同角度的缺陷,同时开发平板结构漏磁检测样机,通过改变励磁方向来模拟轴向励磁漏磁和周向励磁漏磁内检测。利用平板结构漏磁检测样机,以上述两种励磁方式对平面钢板上的缺陷进行漏磁检测并得出检测信号。对比轴向励磁漏磁内检测和周向励磁漏磁内检测对同一缺陷所得的不同检测信号,结果表明:对于与轴向平行或者夹角不超过30°的缺陷,周向励磁漏磁内检测技术的检测结果准确度高;对于与轴向夹角大于30°的缺陷,轴向励磁漏磁内检测技术的检测结果准确度高。