用标量电位法与双标量磁位法计算铝电解槽三维磁场

以商业软件ANSYS为开发平台,采取标量电位法和双标量磁位法相结合的方法开发了铝电解槽电场与磁场计算模块,并应用到154kA铝电解槽磁场计算。磁场计算结果表明:水平磁场基本上形成一个顺时针的漩涡,而垂直磁场呈现较好的反对称关系;|Bx|max、|By|max和|Bz|max的计算值与测试值误差分别为0.7%、8.8%和6.7%;各个测点的磁感应强度分量Bx、By和Bz计算值与测试值绝对平均误差分别为14.8%、7.8%和14.9%。计算值与测试值比较接近,表明该方法可以满足铝电解槽母线设计时的磁场仿真计算的要求。

154kA预焙铝电解槽三维磁场的双标量磁位法计算

以标量电位法和双标量磁位法相结合 ,对 15 4kA预焙铝电解槽磁场进行三维数值计算。计算结果表明 ,水平磁场基本上形成一个顺时针的漩涡 ,垂直磁场呈现较好的反对称关系。计算结果与实际测量结果基本相符 。

三轴环板式永磁齿轮气隙磁场及转矩计算

利用标量磁位法获得了三轴环板式永磁齿轮(Triple-shaft Ring-plate Magnet Gear,TRMG)的气隙磁场数理模型,根据磁场叠加原理建立了内、外永磁圈间气隙磁场及其相应的电磁转矩模型;由于所有计算均基于TRMG的平面磁场建立,因此,所建模型与二维有限元结果间具有较高的准确度(误差≤5%);其计算速度远快于三维有限元法,且与二维及三维有限元分析具有较好的吻合度与趋势性,验证了所建模型的准确性,可适用于三轴以上的多轴环板式永磁齿轮的磁场分析与结构动力学计算。

盘式实心磁力耦合器气隙磁场分布及转矩分析

针对一台9对极盘式实心磁力耦合器,为研究其气隙磁场分布及转矩,引入层理论模型,将磁力耦合器划分为非导电区域和导电区域两部分,推导二维标量磁位法,求解非导电区域的标量磁位和导电区域的磁场强度,同时引入卡特系数进行校正,推导出盘式实心磁力耦合器的气隙磁密和输出转矩公式;然后,通过有限元软件模拟得到磁力耦合器的三维气隙磁场分布、涡流分布和输出转矩,并分析了不同工作参数对输出转矩的影响;最后,搭建三维气隙磁场测量试验平台和传动试验平台进行三维气隙磁场和转矩的试验,所得试验结果与理论计算结果、仿真结果基本吻合。结果表明,推导的气隙磁密和输出转矩公式具有较高的准确性,为进一步研究盘式实心磁力耦合器的传动特性提供参考。

感应子电机二维磁场计算模型的对比研究

感应子电机因其转子结构简单,具有非常高的可靠性,特别适用于高速场合,在脉冲电源、储能系统、航空发电、船舶推进系统等领域有着广泛的应用。感应子电机的磁场为三维磁场,但三维磁场分析所需计算资源和时间太多。因此,对感应子电机的磁场分析一般采用简化二维模型。目前,感应子电机二维磁场计算模型主要有:标量磁位法、矢量磁位法、等效励磁绕组法和改进等效励磁绕组法四种模型。标量磁位法、矢量磁位法、等效励磁绕组法和改进等效励磁绕组法各有优缺点,本文对以上四种二维磁场计算模型进行了对比研究,分析了各自的优缺点,对其适用性进行了讨论。

三维有限元法求解无轴承开关磁阻电机电感

以一台12/8结构的无轴承开关磁阻电机为研究对象,选用不同未知量作为自由度,分别采用双标量磁位法、矢量磁位法和棱边有限元法对电机进行建模及计算,分析端部效应对电机磁场特性的影响;利用增强型能量增量法计算电机主、悬浮绕组的静态电感,研究无轴承开关磁阻电机的电感特性。通过与电感二维计算值和测量值的比较得到:无轴承开关磁阻电机端部效应严重,在不对齐位置处2D计算误差较大;棱边有限元法相对于另两种三维方法在求解高度非线性磁场问题时具有较高的计算精确度。

环形磁铁空间磁场的解析计算与仿真

从永磁体的磁荷模型出发,运用标量磁位法、广义二项式定理、矢量叠加原理等建立了环形磁铁在磁体外部空间磁场分布的解析表达式,并在MATLAB仿真软件中进行了计算。利用三维数字式特斯拉计实际测量了两种规格的永磁体的磁场分布,利用Ansoft Maxwell电磁场分析软件建立了两种永磁体在磁体外部空间的磁场分布,通过对比解析计算结果、实际测量结果和An-soft Maxwell仿真结果发现解析表达式很好地反映了永磁环空间磁场的分布规律,误差不超过7%,从而验证了解析表达式的正确性。

稳定悬浮状态下无轴承开关磁阻电机电感特性

针对二维有限元和磁链法计算无轴承开关磁阻电机(Bearingless switched reluctance motor,BSRM)电感特性的局限性,建立了BSRM稳定悬浮时的三维有限元模型,采用双标量磁位法计算得到其磁场分布,应用一种仅需计算非线性系统能量增量即可计算电感的增强型能量增量法,计算其绕组电感。以一7.5 kW,12/8结构的BSRM为例,简单比较了双标量磁位法与二维有限元法、矢量磁位法和棱边有限元法分别求解BSRM磁场时的计算规模和平均计算时间,说明了双标量磁位法在大规模计算场合的优越性;研究了电感与转子径向位移的关系;计算获得了样机处于稳定悬浮状态下的主、悬浮绕组电感;研究了端部效应对电机磁场分布和绕组电感的影响。通过实验验证了电感计算的准确性,为优化设计和精确控制该类电机奠定了基础。

铝电解槽工艺条件对磁场的影响

运用磁标量位法对175kA预焙铝电解槽进行三维数值计算,在此基础上通过改变铝液高度、极距、电解质高度、炉帮的形状、横梁母线的移动、换极等铝电解槽工艺条件,探讨了不同工艺条件对铝电解槽磁场的影响,为铝电解实际生产提供理论依据。

连续运动带材感应加热系统场路耦合分析

采用复矢量磁位-复标量位(A-φ)法计算涡流场,同时基于磁场分析和法拉第电磁感应定律得出了矢量磁位(A)与等效电路参数的耦合方程。基于此方程,对连续运动带材横向磁通感应加热过程进行了涡流场、温度场与等效电路的耦合分析,其中耦合场的计算采用了三维有限元方法。计算结果与测量结果表明,与以能量损耗为基础的场路耦合方程相比,本文所给出的耦合方程更准确。