基于矢量磁位法的多相感应电机定子端部漏感计算

为计算计及喇叭口的多相感应电机定子绕组的端部漏感,提出了基于矢量磁位的数值计算方法。该文通过矢量磁位沿线圈端部的线积分计算磁通进而求取线圈间端部漏感,该方法与通过磁密的面积分来计算磁通的传统方法相比,可方便处理定子绕组复杂的端部结构,提高计算速度与结果的准确性。矢量磁位法沿用将线圈间端部漏感与关联矩阵相结合计算相间端部漏感的总体思路,具有应用灵活、通用性强的优点。以某15相感应电机为例,给出了矢量磁位法计算端部漏感的计算过程,通过对计算结果的分析说明了矢量磁位法计算端部漏感的有效性。

用二阶矢量位计算三维矢量磁位静磁场问题的多极理论

提出了用二阶矢量磁位计算三维矢量位静磁场边值问题的多极理论方法。数学分析结果表明，对于具有唯一解的矢量磁位静磁场边值问题，多极理论所获得的解是唯一的。用多极理论求解三维矢量磁位的静磁场边值问题，既不需要离散场域或边界，又能获得整个场域内的连续级数解，且变量数较少，显著降低了计算机内存需要量。通过对两个实例的实际计算结果表明，三维矢量磁位静磁场分析的二阶矢量位多极理论方法是可行的，具有较高的计算精度，可以很方便地应用于三维矢量磁位静磁场边值问题的计算。

矢量磁位散度约束的罚函数方法中罚因子的数值特性

介绍了三维电磁场有限元数值计算中约束矢量磁位的罚函数方法，通过实例计算讨论了罚因子的取值对有限元刚度矩阵性态、矢量磁位散度的约束及场数值解精度的影响。

修正矢量磁位的散度及其边值问题

根据时谐形式的麦克斯韦方程组 ,导出了均匀媒质中修正矢量磁位A 的散度表达式 .在此基础上 ,建立了A 的边值问题 ,并证明A 解答的唯一性 。

基于矢量磁位的轴对称电流磁场求解

轴对称磁场是使用安培环路定律直接求解的常见情况。轴对称电流的磁场为什么具有轴对称性,一般文献都是根据电流分布的特点直接判定场为轴对称,鲜见具体论证。利用矢量磁位,首先分析了无线长直线电流磁场的轴对称性;然后以无限长直线电流作为电流元,推导了轴对称电流磁场的一般表达式,所得结果论证了轴对称电流的磁场具有轴对称性。

用矢量磁位计算三维磁场问题的有限元程序自动生成的研究

本文运用最新发展起来的有限元语言和有限元程序自动生成技术生成了解三维磁场问题所需要的ＦＯＲＴＲＡＮ有限元程序系统，在此矢量磁位被用来作为磁场的描述函数。采用有限元语言编写计算机程序就象书写有限元论文或教科书那样方便和清晰，并很容易修改和维护。与采用ＦＯＲＴＲＡＮ语言编程相比，它可大大缩短其编程时间，从而克服因有限元程序的复杂性给有限元法在磁场计算领域中应用所造成的障碍。利用该方法生成的有限元程序计算了一个三维模型的磁场分布。

求解三维准静态矢量磁位的快速多极方法

将快速多极算法(FMM)应用于三维准静态电磁场矢量磁位的求解,首先根据计算精度的要求把连续分布的场源进行离散化处理,然后通过静电类比分析,将求解三维准静态矢量磁位的问题转化为多体问题,进而利用快速多极方法来计算三维空间中载流导体产生的矢量磁位,可以将计算量由O(N2)降低为O(N)次运算,大大提高了计算速度.算例的计算结果表明,当取剖分体积单元的边长等于0.25倍透入深度时,采用FMM方法计算的电流密度不均匀分布载流导体在其自身所在空间的磁矢位与精确解的相对误差小于0.005,而其在自身所在空间以外的磁矢位的FMM计算结果,具有更高的精度.经过积分方程离散和静电模拟分析,应用FMM算法可正确地计算三维空间载流导体的矢量磁位,计算误差可通过剖分密度进行控制.提出的方法扩展了FMM算法在准静态矢量磁位数值计算领域中的应用,为芯片上互连电感参数的计算奠定了基础.

三维涡流计算中的矢量磁位与标量电位

本文导出了具有各向异性媒质时三维涡流问题的矢量磁位—标量电位法有限元离散化格式,讨论了消去标量电位的条件。通过实际算例研究了忽略标量电位所引起的误差,用解析解答验证了三维数值解的正确性。

磁矢量位及复合形法用于旋弧磁场计算及结构优化

介绍多媒质、复杂结构旋弧磁场的计算方法及灭弧室结构尺寸的优化方法。明确指出笼统地谈论磁密系数及Ｉ·－ψ·相差大小在概念上是不严密的。给出了典型计算结果及优化示例。

三维永久磁铁磁场的标量磁位数值计算

论述了三维永久磁铁磁场的标量磁位有限元计算方法，并通过实例将标量磁位方法与矢量磁位方法作了比较．结果表明，在计算精度相同的条件下，标量磁位方法比矢量磁位方法耗用较少时间，占用较少的计算机内存．

试论电磁场位函数的多值性

描述电磁场的位函数具有多值性,但这并不意味着多值性不受任何约束。本文论证了,各类位函数在不同的规范条件下,所受到的种种约束。

三维涡流场基于有限元法的电磁位对

介绍了用有限元法解决三维涡流场问题时电磁位对的优选问题,分析了其适应情况和优缺点.对目前基于有限元法的三维涡流场数值分析方法的国内外现状作了综合评述.

温度影响下的开槽盘式磁力耦合器调速特性

针对温度影响下盘式磁力耦合器调速问题,以一台6对极16槽的开槽盘式磁力耦合器为研究对象,基于矢量磁位法,结合修正三维端部效应的卡特系数并考虑温度对永磁体剩磁的影响,依据磁力耦合器轴向介质不同与导体盘轭铁和铜导体交替排列的结构,推导出其整体的电磁转矩公式。再分别建立恒转矩负载、二次方率负载和恒功率负载工况下的调速关系解析模型。通过有限元模拟分析,确定了不同温度、不同气隙下的开槽盘式磁力耦合器在3种不同负载工况下的调速范围与调速特性。最后,搭建试验平台进行调速性能试验,将不同负载工况下磁力耦合器电磁转矩与输出转速的理论、仿真、实验值三者进行对比,结果表明理论模型有较高的准确性,为开槽型磁力耦合器在调速系统中的智能调控提供了理论依据。

线圈的互感与矢量位能的关系

在电工学中讲到两相磷的线圈的电流相互作用产生电磁感应现象.这种两线圈之间的作用叫互感.例如绒圈1中通以电流i1,则在线圈2中的磁链为φ21,线圈2中的电流i2在线圈1中的磁链为φ12,那么两线圈之间的互感系数:M=φ21/i1=φ12/i2互感系数与电流无关,当电流i1与i2增加时,φ21与φ12也随之增加.M不变.但当两线圈的距离,或磁场所在的媒体不同时,M确改变了.当两线圈的直径不同而距离变化时,M的值也不同.这说明线圈1建立的磁场中,各位置上的磁场应该占据无限大空间.但当两线圈的距离足够大.线圈所在的位置上的磁场能量大大减弱,到使仪表测不到线圈上的感生电动势时.这一点我们可以认为是物理无限远的点.这种两线圈的相互作用,说明磁场中贮存磁能时.这个磁场能量是由线圈电流产生的.磁场中即然有能量,磁场上各点的矢量磁位不同,这样互感系数M与两线圈的距离有关的问题可以通过磁场的矢量位能去解释.例如在两个均匀密绕的线圈中,其周围各点的磁位不同.引入矢量磁位的概念能更严密地证明两线圈的互感M12=M12的问题,也能证明M与i无关的问题.设线圈1,2在同一轴线上.线图1中通以电流i1,线图2中通以电流i2.两线圈间的距离为r.如图1所示.

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。

基于磁荷模型的永磁体空间磁场的有限元分析与计算

基于等效磁荷模型对永磁体空间磁场进行分析,并利用泛函理论建立了与该模型对应的变分形式,再利用变分原理详细地讨论了有限元计算方法。由于等效磁荷模型使用仅有一个自由度的标量磁位,因而计算起来比具有3个自由度的矢量磁位的等效电流法更简便。从永磁磁力轴承磁场的算例中可以看出,用等效磁荷模型的有限元法计算永磁体空间磁场是非常简便和有效的。

磁疗用圆片永磁磁源空间磁场有限元分析

目的:研究圆片磁源空间磁场不同参数的量值和分布,为定量使用圆片磁源提供多参数计算依据。方法:采用有限元数值法计算得出的圆片磁源空间磁场的矢量磁位、磁感强度、磁场能量密度量值和空间分布图,并计算绘出磁感强度等值线和磁力线。结果:圆片磁源空间磁场的矢量磁位、磁感强度和磁场能量密度在磁源轴向(X轴)单调下降,在磁源极面径向(Y轴)由中心到半径处单调增加、过半径后单调下降,总体趋势随距磁源距离的增加而下降。磁感强度等值线和磁力线更直观地描述了磁场的变化。结论:多参数磁源空间磁场的计算,对于更准确地进行磁疗定量研究是非常必要的。

深海中潜艇腐蚀相关磁场全空间分布特征分析

为分析深海中潜艇腐蚀相关磁场的分布特征,采用静态电偶极子对场源进行模拟,采用空气-海水2层模型对深海环境进行模拟,在利用镜像法求出全空间标量电位分布的基础上,利用标量电位和矢量磁位之间的约束关系,求解得到全空间中腐蚀或防腐电流所产生的磁场分布,并证明所得场分布是满足场方程及边界条件的。最后采用数值计算的方法对磁场空间分布特征进行了分析,结果表明:深海中的潜艇由于腐蚀及防腐措施在空气及海水中激发的静态磁场分布特征明显,是值得重视的探测或打击信号源。特别是场分量按距离的平方反比衰减,相对于铁磁材料所产生的磁场衰减要慢,有利于远程探测。研究结果为进一步的实际应用奠定了基础。

变压器三维电磁场有限元计算问题的研究

节点磁矢量位法进行变压器三维电磁场数值分析时存在漏磁和计算问题。通过对节点法与棱边法的算法区别,根据实际变压器参数建立模型,采用经典ANSYS二维轴对称单元、三维节点元和棱边元,研究铁磁材料的磁场分布和磁通连续性。分析节点法计算不同模型时产生的误差,并得出结论,节点法计算变压器电磁场时受材料属性和模型条件影响,误差较大,因而不具适用性,棱边法则克服了节点法存在的问题。结合改进方法讨论其计算效果,同时得出结论,棱边法处理变压器三维连通磁场模型时,在精度、规模和效率方面均优于节点法。