长初级双边直线感应电机纵向动态端部效应第一部分:气隙磁场

为了研究纵向动态端部效应对长初级直线感应电机磁场和性能的影响,建立并求解了长初级直线感应电机考虑纵向动态端部效应时的一维时谐磁场方程,分别给出了基本行波、入端行波和出端行波气隙磁密的解析表达式,分析了3种行波磁场幅值、相位和波形的特性,以及端部效应行波对气隙磁场分布的影响,通过二维有限元数值计算验证了气隙磁密解析解的正确性。给出了衰减常数、半波长和波速等端部效应特征参数随品质因数的变化规律。分析结果表明,长初级与短初级结构的气隙磁场分布存在较大差异,当电机在高速运行时更为明显。调整电机设计参数以减小品质因数可以有效地削弱纵向动态端部效应,但这些方法也会降低电机的正常运行性能,在电机设计时应综合考虑。

长初级双边直线感应电机纵向动态端部效应 第二部分:性能计算

为了研究纵向动态端部效应对长初级直线感应电机磁场和性能的影响,在第一部分(文献[11])中,应用解析法对长初级双边直线感应电机的气隙磁场进行了分析;作为第二部分,在气隙磁密解析解的基础上,推导在纵向动态端部效应影响时该类电机性能的解析表达式,如电磁推力、有功及无功功率、功率因数和效率等.通过二维有限元数值计算验证了性能解析计算的正确性。基于气隙磁密相量图,研究了电机在高速运行时,入端行波推力成为制动力的原因以及对总推力特性的影响,分析了调整品质因数和极数等电机设计参数对推力的影响。研究结果表明,长初级结构在高速运行时推力特性变软、损耗增加、效率下降,调整品质因数对改善推力特性几乎没有影响,但增加极数可有效抑制纵向动态端部效应。

永磁直线同步电机纵向端部效应补偿方法

由于永磁直线同步电机端部磁场分布复杂,因此没有简单、准确分析纵向端部效应的方法,所以很难评价减小端部效应各种措施的优劣。该文采用一种新的非线性磁路模型的方法,通过比较旋转电机和直线电机磁场分布的不同,得出了纵向端部效应本质上是磁场边界使电机内部的磁场分布规律发生畸变。进一步提出"直线电机与旋转电机磁场相似化"方法,获得了简单易行的减小纵向端部效应的措施,并将该措施用于减小整数槽电机、分数槽电机的定位力。分别通过有限元仿真和实验验证了该措施可以将定位力减小80%以上。

考虑端部效应的平面线性感应电磁泵等效电路模型研究

平面线性感应电磁泵是液态金属冷却空间核反应堆的最佳选择之一,具有安全可靠性高和生命周期长等优势。为了研究该电磁泵的纵向和横向端部效应对其性能的影响,建立了考虑端部效应和管道涡流效应的等效电路模型,通过引入端部效应修正系数来表征端部效应对电路中各阻抗的影响。依据公开文献的实验数据对等效电路模型进行了验证,结果表明:在低流量时横向端部效应影响显著,高流量时纵向端部效应更为关键;模型计算得到的电磁泵性能参数与实验数据具有较好的一致性,其中扬程平均相对误差为5.38%,水力效率平均相对误差为7.91%,展现出良好的计算精度。该等效电路模型可为平面线性感应电磁泵的特性分析和性能优化提供一种快速的分析工具和重要的参考依据。

双馈直线电机纵向端部效应研究

建立了双馈直线电机(DFLM)的一维磁场模型,求解了气隙磁通密度表达式。详细分析了气隙磁通密度解析式的构成和各部分对气隙磁场分布的影响,并使用Ansoft Maxwell软件对短初级DFLM进行了建模与仿真。结果表明端部效应在入端随速度的提高而增强,对出端气隙磁场影响很小,可以忽略。由仿真数据可知,相比于直线感应电机,DFLM的纵向端部效应明显减弱。

短初级直线感应电机的动态纵向边端效应分析

为了深入研究动态纵向边端效应对短初级直线感应电机性能影响,对其电磁场方程以及稳态电路展开深入研究。首先,从麦克斯韦方程出发,建立动态边端效应的电磁场模型,从数学表达式角度分析电机气隙磁场分布情况;再在稳态电路中引入激磁电感修正系数以及次级电阻修正系数来分析动态纵向边端效应对电机性能的影响,验证了电磁场理论解释,揭示了动态纵向边端效应造成电机电磁推力下降的规律。

永磁直线电机端部效应力的解析计算

短初级型永磁直线电机的纵向端部效应带来了较大的detent force和法向力波动,恶化了其伺服运行性能。为分析电枢电流为零时端部效应力的特点,文章提出了基于磁通的虚位移原理分析端部效应力的方法。在分析纵向端部边缘磁通变化规律基础上,采用虚位移法推导了端部效应引起的法向力波动和推力波动的解析表达式,揭示端部效应力的波动规律。通过对端部效应力解析表达式的分析,归纳总结了动子长度参数对端部效应力的影响规律。最后,对一台12槽11极电机进行了仿真与实验,仿真、实验结果与解析结果基本一致,验证了基于磁通虚位移法分析端部效应力方法的正确性。

中低速磁浮列车直线感应电机端部效应研究

目前中低速磁浮列车一般采用单边直线感应电机作为驱动电机,电机性能在速度情况较高时受纵向动态端部效应影响较大,给列车提速带来阻碍。针对该问题,解析推导出纵向动态端部效应对电机气隙磁场影响的数学模型。提出利用电机拖尾效应增强气隙磁场的方法,基于此方法设计电机两端带有延长结构的直线感应电机结构。建立普通直线感应电机与带延长结构的直线感应电机有限元对比仿真,验证了带延长结构的直线感应电机应用于现有中低速磁浮列车时,能够有效的削弱纵向动态端部效应的影响。在相同电流密度下有更大的牵引力和更高的速度上限。为中低速磁浮列车提速提供新的方案。

端部效应对沥青混合料粘弹力学特性测试结果的影响

端部效应会影响沥青混合料粘弹力学特性测试的结果.开展了聚四氟乙烯膜、橡胶膜涂硅油、双层PP膜夹滑石粉层共3种端部效应消减措施下动态模量试验和重复剪切流动试验,分析不同消减措施对动态模量和流动剪切速率数据影响;使用0.25,0.5,1.5mm共3种厚度聚四氟乙烯膜进行动态模量测试,分析聚四氟乙烯膜厚度对动态模量的影响.结论显示,消减措施的施加会在总体上减小动态模量测试值,且频率越小,减幅越高;聚四氟乙烯膜厚度越大,动态模量试验结果变异系数越小.采用端部效应消减措施,会使试件剪切流动速率变大.

基于CT图像的细观混凝土模型中低应变率冲击下端部摩擦效应研究

基于微观X射线计算断层扫描(XCT)图像,采用单元替换像素的方法建立真实普通强度混凝土试件的细观有限元模型。该模型包含骨料、砂浆、界面过渡区和孔洞,并采用ABAQUS中的混凝土损伤塑性本构模型CDP来模拟各相材料。对20个基于XCT图像的细观模型进行了中低应变率(10^-5 s^-1~2 s^-1)冲击作用下的端部摩擦效应的蒙特卡洛模拟;并对模拟结果进行统计分析和曲线拟合,获得了动态抗压强度和端摩擦系数及应变率之间的定量关系式,以及无摩擦时抗压强度提高因子CDIF与应变率之间的关系式。结果表明,端摩擦能够提高混凝土的抗压强度,但当摩擦系数达到0.3后其影响不再明显;CDIF与应变率的对数(logε·)呈二次抛物线关系;拟合的关系式与实验结果吻合良好。

两自由度直驱感应电机旋转部分对直线部分的耦合效应

由于两自由度直驱感应电机的特殊电机结构,其旋转部分和直线部分会通过磁场的耦合影响电机整体的性能,主要表现在转矩波动、速度降低、损耗增加等。文章通过三维有限元法对两自由度直驱感应电机旋转部分对直线部分的耦合效应进行分析。在恒压频比的条件下,建立两自由度直驱感应电机的三维有限元模型,对感应电压、感应电流、电磁推力和动子损耗进行分析。结果表明,两自由度直驱感应电机旋转部分通电后产生的旋转磁场与直线部分交链,在直线部分的绕组中会产生三相不对称的感应电压和感应电流,作用于电机动子,造成电机推力波动和动子损耗的增加,为两自由度直驱感应电机进一步的优化和控制系统研究提供重要的参考价值。

单边直线感应电机边端效应的补偿及控制

与旋转电机相比,直线感应电机的边端效应使得它的数学模型复杂,控制难度大。针对动态边端效应,介绍了一种基于硬件补偿的方法,达到消除边端效应影响,简化模型的目的。采用直接推力的方法控制简化后的直线电机,取得了良好的控制效果。

基于克里金插值的连铸坯感应加热三维动态有限元建模与仿真

本文采用有限元法建立了连铸坯感应加热过程的三维动态模型,模拟方形连铸坯以固定速度通过单个中频(1000Hz)感应器加热的过程,预测了连铸坯随时间和空间变化的温度分布。该模型利用kriging插值建立非均匀三维初始温度场模拟钢坯进入感应器前温度分布呈现的"头低尾高"现象。仿真结果表明,在轴向磁通的加热方式下,连铸坯存在很严重的"端部效应",即加热后连铸坯端部局部温度比周围温度高很多,调整电流能有效改善轴向温度分布不均的问题,但是不能消除端部效应。

长初级双边直线电机高性能控制策略

介绍了适用于电磁弹射的长初级双边直线电机,给出其在两相同步运动坐标系上的数学模型,建立了按次级磁场定向的矢量控制系统。针对由于动态纵向端部效应导致励磁电感变化使磁场定向遭到破坏和控制系统动态性能下降的问题,提出了采用动态纵向端部效应系数进行实时修正的解决办法。为了提高驱动系统的机械可靠性,提出一种采用新型自适应律的改进模型参考自适应系统进行速度辨识,实现了无速度传感器矢量控制。仿真及实验结果表明,提出的考虑动态纵向端部效应按次级磁场定向的控制策略具有良好的性能,采用新型自适应律的模型参考自适应辨识系统能在保证收敛速度的同时提高辨识系统的稳定性。

中低速磁浮列车速度对直线感应电机牵引力影响

结合中低速磁浮列车工程应用的电机结构参数,基于准一维理论建立气隙磁场数学模型,分析运行速度与电机气隙磁场之间的关系,然后采用有限元仿真从气隙磁场、次级涡流和牵引力3个方面对数学模型进行验证。结果表明,列车速度会影响电机的纵向动态端部效应(LDEE),导致气隙磁场产生畸变,并在次级感应板上的电机入端、出端区域产生涡流,使电机推力下降、效率降低。对比电机端部半填充槽结构和全填充槽结构的纵向动态端部效应,半填充槽结构的电机牵引力受速度影响更严重。

次级断续时直线感应牵引电机的等效电路

直线感应电机作为轨道交通车辆的牵引电机,在道岔、转弯等路段会出现次级感应板缺失的情况,次级连续时的等效电路不再适用。针对此特殊工况,提出一种基于气隙磁通密度的分布模型,考虑次级断续的等效电路。首先,建立直线感应电机次级断续时的分析模型,根据初、次级耦合情况把断续工况分成三个阶段。然后,利用线性近似化法修正随耦合区域长度变化的初级漏感、励磁电感等参数。结合气隙磁通密度分布模型与次级断续工况,考虑纵向端部效应的影响,修正励磁支路上的励磁电感和表征端部效应涡流损耗的等效电阻,推导出三个阶段的等效电路来表示初级通过次级感应板断续区域这一动态过程。最后,根据等效电路求出电机推力和效率的动态变化曲线,并与实验台的测量结果对比,验证了所提等效电路的正确性。

永磁同步直线电机空载反电势的分层有限元分析

在利用有限元分析永磁同步直线电机空载反电势波形时,二维方法不能反映磁钢的形状而三维方法又过于复杂费时。该文提出一种分层有限元分析方法,很好地克服了这种矛盾。将电机沿横向分层,对每层进行二维有限元分析,最后把每层结果相加得到总体结果。利用该方法计算了一台具有六边形磁钢形状的样机的空载反电势波形。结果表明,该方法与三维有限元分析相比可大大缩短分析时间,得到的波形与实验结果吻合较好。