磁导相位偏置技术及其在压缩机电磁噪声抑制中的应用

针对空调压缩机振动噪声过大问题,该文提出一种磁导相位偏置技术(magnetic permeance phase bias,MPPB),通过引入谐波磁导附加相位,实现定转子谐波磁密相位的偏置,从而降低负载谐波磁密幅值,达到削弱两倍电频率(2f_(e),其中f_(e)为基波电频率)低阶电磁力的目的。首先,通过解析法分析谐波磁导附加相位对谐波磁场幅值的影响规律;其次,设计并提出一种偏心弧齿结构,以一台9槽6极永磁同步电机作为研究对象,通过有限元法,分析MPPB对谐波磁导相位和定转子谐波磁密相位的影响规律,对比负载2次磁密幅值以及径向电磁力密度的降低幅度;最后,通过电机振动测试、压缩机噪声测试以及空调系统噪声实验,对比磁导相位偏置结构和常规结构的振动加速度、噪声,验证磁导相位偏置技术理论的正确性以及该技术对电磁噪声抑制的有效性。

基于磁导-电容类比法和解析Preisach模型的铁心动态磁滞建模方法

铁磁材料的磁滞、涡流和驰豫效应对电力变压器铁心的非线性特性和功率损耗有显著的影响。为了研究电磁暂态过程中电力变压器的时域响应行为,需要准确计及铁心的动态磁化特性,在电路仿真中对电力变压器铁心进行精细建模。为此,该文首先采用考虑可逆分量的解析Preisach模型表征铁磁材料的静态磁滞效应,通过磁导-电容类比法建立了铁心的回转器-磁导模型,构建铁心静态电磁模型。其次,基于传统损耗统计理论和场分离理论,在静态电磁模型的基础上引入恒定磁阻和受控磁动势源,分别用于表征铁磁材料的涡流效应和弛豫效应对磁滞效应和损耗效应的影响,构建基于传统损耗统计理论的铁心动态电磁模型。最后,运用R-L分数阶导数对涡流损耗表达式进行修正,采用受控磁动势源表示涡流效应,对传统的铁心动态电磁模型进行改进。基于电工钢测量系统测量了硅钢铁心在不同频率、不同磁通密度下的动态磁滞回线,与实验相比改进模型的平均相对误差为6.59%,验证了所提出的改进动态模型的正确性。

改进气隙磁导计算的混合励磁电机建模与分析

针对等效磁路(EMC)模型中气隙磁导分段建模复杂、容易引入误差的问题,将槽漏磁磁路集中在气隙中,通过计算等效气隙长度的空间分布,将气隙磁导计算转化为与等效气隙长度相关的积分。此外,通过分析混合励磁开关磁链永磁(HESFPM)电机导磁桥饱和现象的机制,采用分子区域建模的方法,提出一种考虑槽漏磁、永磁体极间漏磁及导磁桥不均匀饱和的EMC模型。以一台12槽10极的HESFPM电机为例,将所提EMC模型分别与有限元分析(FEA)法、实验结果进行对比。结果表明:所提EMC模型在保证电机电磁性能计算精度的前提下,计算时长仅为FEA仿真的0.12%,极大地提高了计算速度。

基于磁导引的履带式小车作物图像自动采集系统设计与试验

为实现自动高效获取农作物的生长图像,设计了1种适用于旱田作物的高通量履带式小车图像采集系统。系统采用磁导引传感器和磁条实现小车在田间按路径自动行走;采用履带式小车底盘结构以保证系统在田间复杂环境下能稳定运行;在小车支架两侧分别安装俯视和侧视相机,可同时采集2个作物行的俯视图和侧视图,以提高工作效率;运用无线通信技术远程监控小车运行情况;系统顶端安装太阳能电池板,为小车在运行时补充电能。以盆栽玉米植株为研究对象,用该系统采集了玉米幼苗期到抽穗期的植株图像,结果表明,该系统运行稳定可靠,在旱田以0.1 m/s速度作直线行驶时,绝对误差小于2 cm,最小转弯半径为0.5 m,连续采集模式下单个相机采集效率为30张/min,能满足实际需求。

等静压力下MnZn铁氧体的压磁导效应和压阻抗效应

研究了高磁导MnZn铁氧体在等静压力下的压磁导效应、以及相应器件中不依赖于趋肤效应的压阻抗效应.在几个兆帕的压力下同时观测到其巨大的压磁导效应及压阻抗效应.当频率低于1kHz时,随信号频率的增大,上述压磁导效应及压阻抗效应会分别经历一个最大值.对于磁导率介于5000～15000范围内的MnZn铁氧体,在6MPa的压力下,压阻抗效应均可超过60%.分析显示,上述压力效应是由于外部压力导致铁氧体内应力改变,以致磁化状态改变所致.

铁磁材料的位移变磁导效应与微振发电

铁磁材料的位移变磁导效应显示了闭合磁路的有效磁导率随磁路间隙的增大而急剧减小,一对复合磁体间0.1mm的相对位移可以使磁路的有效磁导率发生近90%的变化,由此制成的位移变磁导型微振发电器件,能在低频(10^1~10^2Hz)微幅(~10^-1mm)的机械振动下得到200多mv的电压输出,适当增加衔铁磁芯的质量,可以在更宽的频率范围内得到稳定的电压输出,实现了微幅振动发电,是一种无污染、不用消耗自然资源的发电方式,具有较高的研究价值和广泛的应用前景。

磁导调制型时栅位移传感器测量方法研究

时栅位移传感器采用时空坐标转换理论,可在低加工精度条件下实现角位移的高精度测量,现已应用于高精度数控转台控制系统中。原有的场式时栅位移传感器借鉴电机结构,通过转子线圈感应旋转磁场产生电行波,再通过滑环引出。为了消除滑环结构,进一步降低成本、提高传感器抗干扰能力,通过磁导调制方法产生两路驻波并合成电行波,采用两路驻波磁路分离式结构,设计去除转子绕线的磁导调制型时栅位移传感器。利用电磁仿真软件对传感器的各项参数进行仿真优化,传感器仿真电行波幅值变化6.1%;采用光栅进行精度标定实验,测量精度达到-2.7″^+2.2″。

定子开槽永磁同步电机气隙比磁导解析计算

采用镜像和保角变换相结合的方法计算定子开槽永磁同步电机的气隙比磁导。以光滑转子铁磁表面为镜面,将定子开槽永磁同步电机气隙原像及其镜像作为解析模型,经过多次保角变换得到气隙比磁导解析公式。解析模型考虑了齿槽之间的影响、定子开槽对气隙磁场径向分量和切向分量的影响,解析公式可用于定子开槽永磁同步电机的励磁磁场、电枢反应磁场、电磁力和齿槽转矩。在解析模型的基础上,对某定子开槽永磁同步电机单个齿槽指定路径上和气隙区域内气隙比磁导进行求解,与有限元结果相比较,表明了所提解析方法的准确性。

一种气隙磁导谐波引起的永磁体涡流损耗的解析计算方法

针对3D有限元软件计算永磁电机永磁体涡流损耗耗时长,永磁体涡流损耗精确解析模型复杂,参数变量间对应关系不明晰等问题,采用槽口位置的局部解析建模方法,重新建立坐标系,研究与槽口位置对应的永磁体内磁密变化规律,并对磁密波形进行简化分析,提出一种气隙磁导谐波引起的永磁体涡流损耗的简化解析计算模型,该方法可直观反映出永磁体涡流损耗的主要影响因素,且计算耗时短。利用3D有限元和实验结果对该简化解析模型计算结果进行验证。基于该简化解析模型分析得出影响槽口位置永磁体磁密变化的主要因素为槽口宽度与等效气隙长度之比和槽口宽度与定子齿距之比,进而研究了主要影响因素对气隙磁导谐波引起的永磁体涡流损耗的影响规律,并提出相应的参数优化方法。结果显示,优化后样机永磁体涡流损耗降低了90.2%,损耗抑制效果十分明显。

基于磁导调制的直线式时栅位移传感器

为了满足恶劣环境下精密位移测量的需求,解决现有测量方法在大量程和高精度之间无法兼顾的难题,克服小栅距造成加工难度大的缺点,提出一种基于磁导调制的驻波合成行波的新方法,研究一种新型直线式时栅位移传感器。通过对传感器测量原理的理论推导,设计了传感器的基本结构,应用三维磁场仿真软件Ansoft Maxwell对传感器进行建模与仿真,采用快速傅里叶变换(FFT)对仿真结果进行误差分析与溯源,根据分析结果对模型结构优化并进行仿真实验验证;根据优化模型制作传感器实物并搭建实验平台进行实验验证。实验结果显示:在200 mm测量范围内,测量精度达±600 nm,且传感器制造简易,成本低廉,在实际工程中具有重要的实用价值。

一种基于磁导调制原理的新型永磁齿轮的原理与试验研究

永磁齿轮是一种无接触式的功率传动设备,在对振动及密封性能要求较高的场合具有良好的应用前景。介绍了一种新型结构的大力矩永磁齿轮。在原理分析的基础上,利用有限元软件对其性能进行了仿真分析,并研制样机进行实验测试。仿真和实验结果验证了其结构的正确性与实现大力矩传动的可行性。

凸极同步电机非均匀气隙磁导的计算

在简要介绍了等效磁路法模型进行电机仿真分析的方法后，对气隙非均匀的凸极同步电机的定子齿与转子齿之间的气隙磁导计算方法进行了分析与研究，推导出了在任意转子机械角位移下的气隙磁导及其对角位移的一阶和二阶导数的计算方法。文中给出了一个计算实例。

真分数槽集中绕组相带谐波比漏磁导系数研究

针对真分数槽集中绕组(PFCW)相带谐波比漏磁导系数无图可查的问题,提出了用"双星形图"法计算真分数槽集中绕组的谐波绕组分布系数,总结得出了PFCW分布系数的通用解析表达式。研究了PFCW的短距系数,分布系数与绕组系数周期变化规律。通过分析PFCW的谐波磁动势,绘制了真分数槽集中绕组电机常见q值的60°相带谐波比漏磁导系数曲线图,为今后计算PFCW的谐波漏抗系数提供了依据。利用"双星形图"法计算了假分数槽60°相带谐波比漏磁导系数,与现有60°相带谐波比漏磁导系数曲线图进行对比,两者非常吻合,验证了所提出的"双星形图"法计算真分数槽集中绕组60°相带谐波比漏磁导系数的理论正确性。

Ni粉/Ni-Zn铁氧体复合材料复合磁导率的研究

本文研究了Ｎｉ粉／Ｎｉ－Ｚｎ铁氧体的导电导磁复合材料在１～１０００ＭＨｚ频率范围内的磁导率复合特性。结果表明，Ｎｉ粉含量在≤４７．５％时，复合材料的等效μ′和μ″均符合两相复合材料的一般复合规律；当Ｎｉ粉含量≥６３．３％，频率为５００～１０００ＭＨｚ时，出现复合材料的μ′随频率上升而升高，及复合材料的μ″在一定的频段内大于两单体材料的μ″的反常现象，这是由于在一定的高频作用下，较高含量的Ｎｉ粉因高频涡流损耗所产生的热量使Ｎｉ－Ｚｎ铁氧体μ′和μ″产生变化所致。

退磁曲线法和磁导法的磁力泵耦合器转矩分析

利用通过退磁曲线法获得的磁力泵耦合器能量通用公式 ,导出了内磁转子在周向偏离平衡点时所产生的周向传动转矩的计算方法 ;采用磁导法 ,结合磁力泵磁钢排布特点 ,选择计算模型 ,推导出了漏磁系数和磁阻系数的计算公式。结合试验结果 ,总结并提出了磁力泵磁钢轴向长度、周向长度、径向厚度、磁极数的设计方法。

分式线性变换下比磁导法在偏心式谐波磁力齿轮气隙磁场解析计算中的应用

偏心谐波磁力齿轮相比传统磁力齿轮具有高传动比下输出转矩密度大的特点,准确获得其气隙磁场分布是偏心谐波磁力齿轮设计及优化的关键。该文将分式线性变换与比磁导函数相结合,获得偏心谐波磁力齿轮气隙磁场的解析解。为克服切向磁导隐没的缺点,将极坐标系下的径向和切向比磁导计算转化为直角坐标系下的x、y方向的比磁导计算,由此修正未偏心的x、y方向的气隙磁场分量,然后根据叠加原理合成得到偏心谐波磁力齿轮气隙磁场分布。与有限元分析结果对比,解析法所得的气隙磁密、电磁转矩基本一致,验证了解析模型的有效性和合理性。

基于磁导引AGV的路径跟踪控制策略研究

随着AGV在物流输送系统中应用场景越来越复杂化,如何提高其路径跟踪精度及系统鲁棒性是目前主要研究内容之一。对此,以前轮舵机转向、后轮速度驱动型磁导引AGV为控制对象,分别设计了前轮转向模糊控制器和后轮速度调节模糊控制器,并使两者协调配合,达到实时根据路况合理调整舵机转角和驱动电机速度的目的。最终在Matlab中进行了仿真分析与验证,实验结果表明该控制策略在提高磁导引AGV路径跟踪精度及系统鲁棒性方面具有一定的可行性和有效性。

基于磁场分割的磁导计算与磁路设计

由磁路基尔霍夫第二定律出发,结合一个典型磁路,依据磁场分割的原则与方法,将磁路的气隙磁场分割为几个不同形状的柱形磁通管,并给出了这几种磁通管磁导的计算方法,从而得出磁路整个气隙的磁导。最后以有限元方法进行分析验证,说明用该方法计算磁导较为准确,为磁路设计提供了工具。

五相混合式步进电机牵入特性的齿层比磁导分析模型

本文是步进电机齿层比磁导动态分析理论研究的第二部分。文章用步进电机齿层比磁导稳态计算模型计算出电机牵入过程中每一瞬间的各相电流值，然后用静态磁网络模型计算出这时的电磁转矩，将电磁转矩代入转子满足的运动方程来分析电机的牵入特性。本文给出了提高磁网络求解计算速度的方法，讨论了转子运动方程的解的收敛条件。本文对步进电机的动态分析理论研究有重要意义。

转子导磁导电槽楔材料对汽轮发电机参数和转子表面损耗影响的研究

在电机定子或转子的槽楔上采用磁性槽楔材料,可以提高电机的效率。该文以150MW空冷汽轮发电机为例,提出了在发电机转子开口槽内嵌入一种高强度的导磁导电的Fe-Cu合金槽楔替代通常的铝合金或硬铝槽楔,通过建立该发电机二维电磁场数学模型,基于时步有限元法计算了发电机转子采用铝合金槽楔和导磁导电槽楔时转子表面损耗,研究了采用两种不同材料时转子表面附加损耗分布和定子铁心铁耗数值的变化,对比了两种不同槽楔时发电机的饱和电抗值。转子采用导磁导电的Fe-Cu合金槽楔,发电机的饱和同步电抗相对于铝合金槽楔对应的饱和同步电抗减小、短路比增加,发电机气隙内谐波含量降低。此外,采用Fe-Cu合金槽楔材料的强度要好于铝合金槽楔强度。