基于噪声扰动下重力二阶垂向导数与归一化磁源强度的重磁相关性分析——以相山铀矿田为例

对重磁资料进行综合处理与解释有助于降低多解性、提高解释的可靠性。重磁对应分析法是重磁联合定性解释的一种常用方法,但该方法会受剩磁影响,易产生虚假信息,因而实用性不强。为此,从重力异常二阶垂向导数与归一化磁源强度表达式出发,推导出基于重力二阶垂向导数和归一化磁源强度的重磁泊松公式,提出了一种新的重磁相关性分析方法,并采用噪声扰动提高重磁相关度的有效性。该方法物理意义明确,易于实现,无需化极处理,且受重磁背景场影响小。模型试验表明,常规重磁对应分析法仅在噪声扰动下重磁完全同源时具有良好效果,在重磁非完全同源时会出现虚假信息;新方法能够较好地反映重磁是否同源及同源位置,在复杂情况下也能获得良好的效果。将新方法应用于江西相山铀矿田重磁资料处理和解释,准确地反映了碎斑熔岩、流纹英安岩及花岗斑岩这三类重磁同源性岩石的位置及规模。另外,依据大面积分布的强负相关与强正相关特征推测了古火山喷发的主要岩石类型,并预测了一个碎斑熔岩火山口。同时,相山地区铀矿点主要分布在强正相关与强负相关的过渡带上,进一步揭示了铀矿分布与岩性接触面存在着密切关系。这些研究成果可为相山地区深部铀矿勘查提供数据基础。

面向无线传能的磁耦合通信射频链路解耦设计

针对磁耦合无线能量数据协同传输中传能链路与通信链路的解耦需求,在采用DD型通信线圈与传能线圈实现空域解耦的基础上,开展了滤波网络与线圈的协同设计,提升了通信链路通带阻抗匹配特性和带外抑制能力,并进一步引入带阻滤波网络,增强了与传能线圈的频域解耦。在耦合距离为30 mm时,搭建了与167 kHz无线传能天线共口径的磁耦合通信天线与滤波馈电网络硬件,在中心频率14.8 MHz实现了4 MHz的-3 dB通带带宽,该解耦天线系统相比DD线圈天线对传能信号提高了85 dB的抑制能力。

双风冷外转子永磁同步电机不同动密封结构的传热特性

为加强基于定转子双风冷外转子永磁同步电机内部小间隙处密封性的同时保障间隙的散热性,在考虑旋转因素下,利用计算流体力学的方法对电机小间隙处不同迷宫密封结构在不同工况下的流场和传热特性进行数值模拟,通过对间隙处压力、速度的分析,探讨上下间隙处不同迷宫密封结构对电机整体密封性能以及定子侧壁面散热性的影响,并使用泄漏量和努塞尔数作为评价因子对其密封性能和散热性进行评估。结果表明:轴流风扇工况为吸风时更有利于提升电机密封性并同时保障间隙处散热性;在上下定转子间隙处添加迷宫密封的方式可以有效提高电机在双风冷系统下的密封性,且上下间隙处密封结构的压降总和越大,泄漏量越小;间隙处定子侧壁面的平均努塞尔数因迷宫密封的添加会有所下降,并且当来流温度低于壁温时其下降程度随密封结构阻流效果的增大而增大,高于壁温时随密封结构阻流效果、凹槽漩涡强度的减小而增大;相较于无密封结构,定子侧双凹槽结构在提高电机整体密封性的同时有效保障了间隙的散热性,研究结果为外转子永磁同步电机内部间隙处密封和散热结构的设计提供了参考。

面向海上风电仿真的永磁同步发电机电磁暂态等效建模方法

海上风电的建模与仿真是构建新能源为主体的新型电力系统的关键支撑技术。永磁同步发电机(PMSG)作为直驱或半直驱机型的核心元件,现有模型存在一定的局限性:商业软件提供的灰箱模型无法得知建模原理,开放程度不够,限制了风电机组应用高效电磁暂态建模算法与并行加速算法;目前常用的PMSG建模方法无法生成接口与外电路连接;PMSG是同步发电机的一种,而同步发电机有不同阶数的数学模型,现有模型不便更改。针对上述问题,该文提出阶数可选的PMSG电磁暂态等效建模方法。首先对发电机电压、磁链方程进行离散化;然后通过单步长延时消除代数环,重构PMSG模型,推导得到其诺顿等效电路并构建模型整体仿真框架;最后,在RTDS仿真平台中进行仿真分析。结果表明四阶、二阶模型在场站级仿真具有适用性,而六阶模型实现了对基准模型的多工况高度拟合,平均相对误差小于4%,能够同时满足场站级与机组内部各仿真需求。

冷速对IN718凝固过程中偏析和Rayleigh数的影响

利用SEM和EDS研究了在冷速分别为1,3和6K.min-1时高温合金IN718的凝固组织、液体中Nb和Mo含量变化,并计算了液体密度差和相对Rayleigh数与温度的关系.结果表明:由于偏析,液体中Nb、Mo含量和液体密度差随着温度的降低而增加;冷速越低,Nb、Mo偏析越严重,同温度下液体密度差越大.相对Rayleigh数的计算表明,不同冷速下相对Rayleigh数都在1330℃存在最大值,随着冷速降低,其值急剧增加,黑斑形成趋势增大,大铸锭中冷速低于1K.min-1时会形成黑斑.

每极分数槽永磁直线电机的槽极数配合研究

每极分数槽永磁直线电机(PM linear motors,PMLMs)采用端部不重叠的集中绕组,具有绕组端部短、铜耗低、推力密度高等优点,在数控机床、半导体加工等领域应用广泛。针对12槽/11极与12槽/10极的两种PMLMs,阐述了每种电机采用单边型或双边型、所有齿绕绕组或交替齿绕绕组的4种可行结构,建立了有限元分析模型,分析了平均推力、推力波动与结构参数之间的关系。此外,还重点分析了双边型结构PMLMs在两侧磁极位置错位时的力性能,提出了基于最小推力波动与推力比值的最佳错位位置。通过详细的对比分析,得到了单边型与双边型每极分数槽PMLMs推力波动与推力比值最小的最佳方案,研究结果为该类电机的优化设计及应用提供了参考依据。

切向结构永磁同步电机极对数的选择

对于具有“聚磁”作用的切向结构永磁同步电机,增加极对数可以提高气隙磁密,使得电机体积减小、重量减轻,效率、转矩增大,但极对数的增加存在一个较为合理的值.本文定义了切向结构永磁同步电机“聚磁”的概念,并利用有限元分析软件讨论了极对数与气隙磁密、每极磁通、空载电势、转子导磁体磁密等物理量之间的关系.结论：（1） 计及导磁材料饱和的情况下, 气隙磁密和总磁通随极对数的增加存在一个最大值,即存在一个合理的极对数;（2） 用气隙磁密Bδ与稀土永磁体的内磁感应强度BM之比来表示聚磁作用的程度时,极对数大于等于3时,电机具有聚磁能力;用Bδ与稀土永磁体的剩磁感应强度Br之比来表示聚磁作用的程度时,仅当极对数大于等于4时,切向结构永磁电机才显现出聚磁现象;（3） 切向结构永磁电机极对数在3～6时较为合适.

近极槽数表贴式永磁同步电机齿顶漏磁分析与计算

近极槽数表贴式永磁同步电机的齿顶漏磁比较大,凭传统经验选取齿顶漏磁系数,再利用有限元软件仿真的方法延长了电机设计周期,即齿顶漏磁的快速、准确计算十分必要。根据半单元电机内每个齿的齿顶漏磁各自不同的特点,提出了平均每极齿顶漏磁的计算方法。将半单元电机内的所有齿的齿顶漏磁规算到每个磁极下,推导出了平均每极齿顶漏磁和齿顶漏磁系数的解析表达式。在此基础上进一步研究了电机极数和极弧系数的变化对齿顶漏磁系数的影响。平均每极齿顶漏磁解析法计算结果与有限元软件仿真结果一致,验证了平均每极齿顶漏磁计算方法的正确性和准确性。

广义Rayleigh商在四元数体中的推广及其在图象信息融合中的应用

在力学、物理学及系统工程理论中,常会遇到形如AX=λBX的广义特征值问题。本文将复数域中的广义特征值问题向四元数体加以推广,通过详细的数学推导证明其正确性。同时说明该问题在基于Fisher模式分类法的信息融合技术中的应用,并给出详细的数学证明。

基于50Hz倍频倒谱系数与门控循环单元的变压器偏磁声纹识别

电力变压器运行中的声音信号包含大量变压器运行状态信息。该文提出一种基于50Hz倍频倒谱系数和门控循环单元的变压器直流偏磁声纹识别模型。首先,利用基于相似矩阵的盲源分离算法、幅值相位波动性法分别去除原始声信号中的瞬时性干扰信号和持续强干扰信号;然后,针对变压器声信号的特点提出50Hz倍频倒谱系数,用于声信号特征量提取;最后,使用500kV敬亭变的直流偏磁声纹数据对深度神经网络中的门控循环单元网络进行训练和超参数优化。算例研究结果表明,相较于传统声信号识别算法,所提方法能更好地对直流偏磁状态进行识别。

In718合金凝固过程中偏析和二次枝晶角度对糊状区Rayleigh数的影响

用扫描电镜和能谱仪研究分析了Inconel 718合金定向凝固过程中枝晶间的偏析和二次枝晶角度对合金Rayleigh数的影响。结果表明,Inconel 718合金凝固过程中的主要偏析元素是Nb和Mo,合金的Rayleigh数在液相线下10℃值最高,形成黑斑趋势最大;Inconel 718合金糊状区内,二次枝晶角度对Rayleigh数值具有显著的影响。

两种Ni-Cr-Co基高温合金的凝固偏析及其对Rayleigh数的影响

利用SEM和EDAX研究了2种Ni-Cr-Co基高温合金GH742和GH738凝固过程中组织、液相成分变化,用图像分析软件测定了各温度下的液相分数,并计算了2种合金凝固过程中液相密度差和相对Rayleigh数变化。结果表明,GH742凝固过程中主要是Cr、Co和Nb的偏析,GH738合金凝固过程中主要是Cr、Co和Ti的偏析;GH742和GH738合金凝固过程中都存在着液相密度反转,后者密度差的绝对值较大;GH738合金相对Rayleigh数绝对值的最大值是GH742的3.5倍,凝固时更易形成黑斑。

定子槽数和气隙长度对高速永磁无刷电动机性能的影响

介绍了高速永磁电机设计的总体流程,并提出高速电机设计中的几个关键问题,分析了不同气隙长度和定子槽数对电机性能的影响。结果表明,在一定范围内,气隙越大,转子损耗及转矩脉动越小,定子槽数越多,转子总体损耗越小。

极槽数相近的永磁同步电动机漏磁因数分析与计算

永磁同步电动机的漏磁因数对电动机中永磁材料的利用率、抗去磁能力和电动机的性能有较大的影响。对于永磁电动机不仅存在传统意义上的极间漏磁和端部漏磁,还包括齿顶漏磁,因此准确计算极槽数相近的电动机的漏磁因数非常重要。利用Ansoft软件对极槽数相近的电动机的磁场进行模拟,研究了齿顶漏磁的分布情况,总结出漏磁因数的计算方法。计算数值与试验值比较吻合。

微间隙焊缝磁光成像分形维数识别方法

针对紧密对接、无坡口、肉眼难以分辨的微间隙焊缝,采用磁光成像方法获取焊缝位置信息,并运用分形维数方法解决焊缝磁光图像存在较多干扰的问题.根据图像大视野相关信息处理图像,避免受到图像微小细节干扰对焊缝位置识别精度的影响,较传统图像处理法具有显著的抗干扰性.对焊缝磁光图像进行滤波去噪,将图像细分成块并计算出每个图像块的分形维数,再选取合适阈值对图像进行分割,准确地提取出焊缝中心位置.试验结果表明,运用分形维数提取磁光图像焊缝边缘区域特征,能够获取较准确的焊缝位置信息,为焊缝跟踪控制提供重要基础.

永磁直线电动机削弱齿槽力的槽极数配合分析

采用傅里叶分解得到永磁直线电动机齿槽力的解析表达式,在此基础上,研究了减小永磁直线电动机齿槽力的槽极数的最佳配合,并利用有限元软件Ansoft进行了仿真。仿真结果表明:槽极数互质时能有效地减小永磁直线电动机的齿槽力。

四元数矩阵的Rayleigh-Ritz定理的证明

利用四元数矩阵的复表示及友向量结合复数域上的H erm itian阵的性质简单地证明了四元数自共轭矩阵的R ay le igh-R itz定理,并利用R ay le igh商给出了一般特征值的一系列表达式.

基于四元数组的球形永磁步进电机控制研究

提出了一种控制球形电机的简便方法,利用四元数作为描述电机转动的数学工具,分析了电机定子线圈换向与转动的规律,求解出当前位置下符合旋转条件的永磁体对/线圈对,记录在表中,查找能产生与给定转轴相近的旋转的永磁体对/线圈对。多次旋转的误差为累积误差,当误差超出某角度阈值,进行一次位置修正。MATLAB仿真表明,利用四元数的数学工具简化了球形电机的计算与控制过程,可以使电机按预定轨迹转动,是一种行之有效的方法。

基于分形维数的PMSM局部退磁故障诊断

为了实现永磁同步电机(PMSM)永磁体局部退磁故障诊断,首先建立计及永磁体局部退磁故障的PMSM数学模型,实现永磁体局部退磁故障电气特性的定性与定量描述。在此基础上,提出了集成自适应基波提取和经验模态分解(EMD)于一体,基于分形维数的永磁体局部退磁故障诊断方法。最后,通过PMSM驱动系统稳态和动态运行工况对所提出的永磁体局部退磁故障诊断方法进行仿真测试和实验验证,综合系统仿真和实验验证结果证实了该方法的可行性和有效性。

金属磁记忆信号关联维数与应力关系

为了研究铁磁性材料金属磁记忆信号与其内部机械应力之间的关系,应用小波分析技术,将金属磁记忆信号分解为大尺度逼近和细节分量两个部分,然后计算其细节分量的关联维数,并考察机械应力与关联维数变化之间的关系.结果表明,随着机械应力的增加,磁记忆信号关联维数降低.