无线电能传输平板型磁耦合机构电感解析建模方法

在无线电能传输系统中,磁耦合机构的设计优化对整个系统的性能至关重要。当前这一过程优化往往依赖于有限元仿真和经验优化,其仿真计算速度较慢,严重限制了优化效率。而现有的电感解析计算公式无法求解含有限大磁体的磁耦合机构电感。针对工程中大量采用的含有磁芯的磁耦合机构电感难以快速计算的问题,该文提出一种典型平板式磁耦合机构电感解析建模方法。该方法基于磁路分析、磁阻建模、参数定标与修正等,实现了磁耦合机构由几何参数到电感参数的快速映射。与有限元仿真相比,提出的解析模型提升了求解磁耦合机构电感的计算速度及磁耦合机构的优化效率。通过有限元仿真及实验,验证了该解析建模方法的精度和速度。

无线电能传输磁耦合机构磁心解析模型与设计方法

本文研究含平板型磁心的磁耦合机构磁心厚度对电感的影响,建立磁心厚度对电感影响的解析模型。基于作者团队在前期研究中的等效磁路划分与磁阻计算,本文给出磁心磁阻的计算公式,对比之前不考虑磁心磁阻的磁路模型,给出新的考虑磁心磁阻的磁路,得到磁心厚度对电感的解析模型。结合线圈电流计算磁心临界饱和的厚度,给出磁心厚度设计下限。有限元仿真研究表明,本文提出的模型与有限元仿真结果吻合。根据该模型结合双LCC电路拓扑进行优化设计,最终制作出一台3.3kW的无线电能传输样机,其传输功率和效率均满足设计要求,验证了该设计优化方法的正确性和适用性。

反应堆用新型自感式棒位探测器涡流效应分析

目前编码式棒位探测器存在线圈数量多、结构复杂、测量精度粗略、可靠性差等诸多问题,严重阻碍了反应堆小型化的发展。本文提出一种新型自感式棒位探测器,采用四段等长度、A与B组线圈双匝并绕的探测结构,其中两组线圈相互独立,利用线圈电感随驱动杆移动的线性变化来实现连续棒位测量。通过量化驱动杆上的磁趋肤效应,推导基于涡流效应的自感式棒位探测器数学模型;搭建有限元仿真模型验证数学模型的准确性,研究驱动杆温升、探测线圈关键结构参数对探测器测量精度的影响,发现不同温升下线圈电感变化由驱动杆相对磁导率和电导率共同作用,线圈匝数增加有利于提高线圈电感变化量,线圈间距增加使线圈电感灵敏度先增加后减小,结合上述规律优化探测器结构;制造样机完成试验验证,结果表明两组线圈均具有0.14 mH/10 mm的电感分辨率,可实现10 mm的位移辨识精度。本研究可以为自感式棒位探测器在小型核反应堆中的应用提供参考。