交错磁极混合励磁同步发电机数学模型研究

交错磁极混合励磁同步发电机的导磁套筒、转子为实心结构,为准确计算发电机暂态性能,必须考虑实心结构的涡流效应。类似于电励磁发电机,该文将导磁套筒、转子的涡流效应集中等效为d轴与q轴阻尼绕组,建立考虑涡流效应的混合励磁发电机数学模型;然后,利用三维有限元法对该发电机频率特性进行分析,揭示该发电机瞬态参数L’d与L"d标幺值较大(分别为0.49与0.32),且L’d与Ld标幺值比较接近(Ld的标幺值为0.53)的特点,并从理论上分析得出,该发电机带整流负载时能够稳定运行;最后,通过试验验证了该发电机数学模型的正确性。

大型分体式磁轴承电动机系统定子模态分析

准确分析定子固有模态对低振动噪声电机系统优化设计和控制有十分重要的意义。针对大型分体式磁轴承电动机系统,采用有限元仿真方法分析轴向磁轴承定子绕组、径向磁轴承定子叠片结构、机座螺栓连接以及底座附加质量对大型分体式磁轴承电动机系统定子模态的影响。结果表明:轴向轴承定子绕组对定子固有频率影响较大,宜采用质量计入铁心的方式处理;径向轴承定子叠片结构对定子固有频率的影响较小,可按各向同性处理;机座螺栓连接刚度对机座固有频率有一定影响,但当连接刚度远大于机座刚度时,影响较小;底座附加质量对整机模态频率有一定的影响,但对不同振型的固有频率的影响效果相差较大。计算了整机的模态频率,并与振动试验结果进行了对比验证。

船用高速发电机基波磁场下机座电磁振动

以船用高速同步发电机为对象进行电磁振动特性分析。用有限元法计算空载下电机基波气隙磁场引起的径向电磁力波在机座机脚处垂向振动加速度。通过对不同机座安装方式、材料刚度及结构阻尼的振动仿真对比,分析影响振动加速度主因及有限元模型简化处理对计算结果影响。用三维谐波场及瞬态场有限元法计算机脚振动加速度,用电动机运行法测试发电机空载下机座机脚振动加速度。结果表明,仿真与试验结果基本一致,机座及机脚振动受机座安装方式影响较大,定子振幅受材料弹性模量响应较大,在弹性安装/自由状态下机座形变分布主要受结构阻尼影响。该结果可为船用高速电机减振降噪设计、研究提供依据及参考。

运动可逆式引信安全系统定位精度分析

运动可逆式引信安全系统往返运动的定位精度问题较非运动可逆引信安全系统具有更重要的研究意义。通过构建运动可逆式引信安全系统定位精度模型,并分析精度影响因素,提出合理的精度设计。仿真结果表明该设计满足安全系统可逆运动的精度要求,并具有可操作性。

大容量高速电机转子截面突变处刚度特性及等效模型

转子梁单元模型因计算效率高等优点在大容量高速电机转子动力学优化设计中被广泛应用,其对转子截面突变处的力学连续性假设使得弯曲刚度被过高估计,工程上采用了过渡轴段的等效模型但仍存在较大误差,对此,基于欧拉梁和铁木辛柯梁理论对阶梯转子的刚度特性进行分析,并通过与实体单元结果对比,细化过渡轴段模型参数,实现基于修正梁模型的转子弯曲刚度的精确计算。计算结果证明所建模型兼顾了转子实体单元有限元模型的高计算精度和梁单元模型的高计算效率的优点。

引信电磁保险机构小型化影响因素分析

针对引信电磁保险机构体积较大,在引信应用中受到限制的问题,通过对电磁保险机构尺寸影响因素分析,得出电磁保险机构尺寸对工作性能的影响规律:减小径向尺寸有利于提高电磁力,并且减小轴向尺寸受到线圈电流额定值限制。仿真研究表明:当径向尺寸减小47%时,电磁保险机构响应时间缩短43%;当轴向尺寸减小30%时,响应时间增加4%。

引信安全系统信息控制逻辑分析

引信安全系统根据环境信息作出保险或解除保险的决策是一个对环境信息特征进行识别和提取的统计过程,同时是一个信息逻辑控制过程.对此构建安全系统信息控制逻辑模型并对模型安全性进行定量分析.分析结果表明,对于两道独立不可恢复的保险结构,无论是采取非顺序则故障保险还是非顺序则绝火控制,其安全性提高不明显;采用可恢复保险相当于加时间窗口控制,安全性提高较为明显.

引信电磁保险机构降低功耗影响因素分析

针对引信电磁保险机构功耗较高,在引信应用中受到限制的问题,通过对电磁保险机构降低功耗影响因素分析,得出电磁保险机构功耗对工作性能的影响规律:降低工作电压、减小线圈线径、弹簧的预抗力、弹簧刚度或增加线圈匝数有利于降低功耗,但会使电磁保险机构工作性能下降。仿真研究表明:功耗减小45%,电磁保险机构响应时间增加49%。

异极式永磁偏置径向磁轴承的建模与实验

为了满足储能飞轮系统、卫星动量轮等对高空间利用率的需求,提出了一种异极式永磁偏置径向磁轴承的拓扑结构。通过在槽口放置平行充磁的永磁体获得紧凑的结构,同时永磁磁路和电励磁磁路耦合距离较短,有利于获取高解耦特性。该文首先采用磁力线法,分别获取考虑齿槽效应、转子偏心的永磁磁场、电励磁磁场的气隙磁通密度分布,建立了磁路模型;然后根据磁路模型求解位移刚度和电流刚度,建立磁轴承的数学模型;与有限元仿真进行对比,证明所建立的磁场模型能够准确计算气隙磁通密度分布。设计、制造一台实验样机并进行相关实验,实验结果验证了磁路模型及有限元仿真的可靠性。

基于XTR105的多通道温度测量系统

针对一些对测温系统体积、抗干扰能力、测量精度有较高要求的工业环境,介绍了一种利用铂电阻Pt100作为测温传感头,XTR105作为信号调理电路的多通道温度测量系统。分析了系统硬件误差来源,得到了系统输入-输出特性,并采取了线性补偿措施;针对Pt100的非线性,提出了兼顾软件代码执行效率和系统测量精度的非线性校正算法。经测试,不考虑Pt100阻值偏差,系统在0～300℃设计测温范围内,达到了0.1℃的精度。

考虑定子外壳漏磁的同极式永磁偏置径向磁轴承磁路模型

同极式永磁偏置径向磁轴承的永磁偏置磁场在定子外壳内形成较大漏磁,而且外壳的有效面积相对工作气隙较大,即使在铁心与外壳间加入隔磁层的情况下,漏磁仍不可忽略,必须进行准确计算。首先直接求解拉普拉斯方程获得隔磁层内的磁场分布,并结合保角变换计算漏磁区域的端部效应,然后求解工作气隙的永磁偏置磁场和电励磁控制磁场,最后建立完整磁路模型和电磁力解析模型。三维有限元仿真结果表明,所建立的磁路模型能准确计算磁轴承工作范围的电磁参数。依据飞轮储能系统的总体需求,设计了径向磁轴承系统,实验结果验证了所建立解析模型和有限元模型的准确性。

基于解析模型的多气隙永磁偏置轴向磁轴承电磁优化设计

提出了一种多气隙的永磁偏置轴向磁轴承,分析了包含有永磁体边界的气隙区域的边界磁位函数条件,采用拉普拉斯方程求解了永磁体所产生的漏磁磁场,进而建立了轴向磁轴承的解析分析模型。分析了轴向磁轴承的电磁力需求,对永磁与电励磁比例选择进行了研究,并利用解析模型对轴向磁轴承的主要参数进行了优化设计。建立了轴向磁轴承的三维有限元分析模型,验证了电磁设计工作的正确性。

考虑涡流效应的多气隙永磁偏置轴向磁轴承动态刚度系数研究

为了对立式转子的轴向位置进行控制,并利用永磁偏置力来克服转子的重力,提出了一种多气隙的永磁偏置轴向磁轴承。由于轴向磁轴承的定转子铁心均为实心结构,由交变磁场所引发的电涡流将对磁轴承的刚度系数造成显著影响。采用了单元有效磁阻模型,建立了轴向磁轴承动态电流刚度的数学模型和建立了考虑涡流效应的二维瞬态电磁场有限元仿真模型。有限元仿真结果证明了所建立的动态电流刚度数学模型的正确性,也表明了轴向磁轴承的位移刚度受涡流的影响较小,永磁偏置力在各个频率段均维持恒定。

运动可逆式引信安全系统逻辑控制分析

针对传统引信安全与待发状态控制的不可逆问题,提出了一种运动可逆式引信安全系统。这种安全系统在解除保险和隔爆后利用遥控装置发出的指令信息完成恢复保险及隔爆,具有较高的安全性和可靠性。分析结果表明:运动可逆式安全系统能实现"安全的人工失效",其安全性要远高于传统不可逆式安全系统;可对机构工作过程多次检测和故障定位。适用于低发射过载的高价值弹药引信。

基于步进电动机的引信安全系统控制电路

针对目前引信安全系统的隔爆装置解除隔爆过程都是做单向不可恢复运动的不足,提出一种基于步进电动机的运动可逆式引信安全系统的控制电路,采用PMM8713PT和KA3100D构成步进电动机的驱动电路。实验结果表明:该控制电路能实现安全系统在解除保险和隔爆后利用指令信息完成恢复保险及隔爆的功能。可对机构工作过程可靠性进行反复无损检验。经进一步研究可应用于基于网络的地雷、水雷等静止弹药和鱼雷、导弹等高价值弹药中。

基于保角变换的永磁偏置同极式径向磁轴承轴向电磁力计算

为了快速而准确的计算永磁偏置同极式径向磁轴承(径向磁轴承)的轴向电磁力,首先建立了径向磁轴承的磁路模型,对各个磁极与转子之间的磁位差进行了计算。采用保角变换的方法计算了径向磁轴承的端部磁场。依据电磁场的计算结果,建立了考虑齿槽效应的径向磁轴承轴向电磁力解析计算模型。建立了径向磁轴承的三维有限元仿真模型。有限元计算的结果验证了所建立的解析计算模型的有效性。

交错磁极混合励磁同步发电机径向电磁力波分析

对交错磁极混合励磁同步发电机的径向电磁力波进行分析,首先介绍该发电机的基本结构,并对全永磁部分的径向电磁力波进行解析分析,考虑环形励磁绕组直流偏磁效应,定性得到对永磁同步发电机电磁振动影响较大的力波分量的来源、频率以及阶次;然后利用三维有限元法对该发电机的径向电磁力波仿真计算,通过对全永磁部分、辅助励磁部分的径向电磁力波定量分析,揭示了全永磁部分与辅助励磁部分都具有奇数倍频径向电磁力波的特点,并对各自的原因进行分析,以及总结了该发电机沿轴向方向径向电磁力波变化的规律;最后,通过测量发电机机脚振动加速度验证了径向电磁力波仿真分析的正确性。

基于R2A20114SP的功率因数校正电路

介绍一种交互式新型的功率因数校正电路(PFC),该电路以R2A20114SP芯片为控制核心,采用Boost升压电路,整合了临界导通模式(CRM)交错PFC控制技术,同时根据芯片特点设计了匹配的MOSFET驱动电路。实验表明:电路保证了输入电流波形为正弦,输入电流谐波足以满足IEC100032的要求;PFC级的电流能自动跟随输入电压,提高了功率因数(PF)值。

磁悬浮汽轮机多盘转子动力学建模与参数辨识

带有圆盘的轴承–转子系统会出现附加模态,即圆盘与转轴之间的耦合振动模态。基于梁理论的二维有限元法是转子动力学解析分析主要方法之一,但难以考虑圆盘与转轴之间的耦合振动对多盘转子系统动力学特性的影响。针对磁悬浮汽轮机多盘转子结构特点,在基于欧拉伯努利梁理论的二维有限元法基础上,引入角刚度及角阻尼系数考虑盘轴耦合振动对轴承–转子系统动力学特性的影响,建立磁悬浮汽轮机电磁轴承-柔性转子系统动力学解析模型,并结合模态测试试验给出解析模型参数辨识方法。最后以某型船用磁悬浮汽轮机样机为对象,通过实验验证所提动力学建模和参数辨识方法的正确性。

刚性和弹性支撑可倾瓦推力轴承稳态特性分析

建立刚性球头支撑和弹性橡胶垫支撑可倾瓦推力轴承热弹流耦合模型;在弹性橡胶垫支撑可倾瓦推力轴承橡胶垫的弹性变形分析中采用了变形协调矩阵方法,以协调匹配橡胶垫变形和水膜厚度分布,同时在搜索稳态解的过程中引入模拟退火算法;基于变分原理求解Reynolds方程,得到了轴承水膜压力分布,并比较2种推力轴承在转子存在角不对中时的静特性。结果表明:理想工况下,刚、弹支可倾瓦推力轴承稳态特性没有明显区别;当转子存在不对中时,刚性球头支撑可倾瓦轴承在不同瓦块之间受力偏载严重,进而导致瓦面最小水膜厚度过小,瓦块容易出现磨损,而弹性支撑瓦不同瓦块之间水膜力分布更均匀,利于轴承的长期可靠运行。