三轴正交组合线圈结构参数优化设计

为克服现有电磁驱动球型关节各自由度间电磁耦合和力学耦合关系复杂及建模困难等难题,提出一种新型电磁变刚度球型手腕,通过万向节输出端所构成随动机构内置的径向磁化永磁体,在三轴正交组合线圈生成的空间万向旋转磁场同轴随动磁矩直接驱动下可实现侧摆、俯仰二自由度转动。针对电磁变刚度球型手腕对高集成度和高能量输出密度的实际需求,采用2组鞍形线圈和1组亥姆霍兹线圈的正交组合线圈驱动方案,建立线圈内部的磁场模型和球型手腕输出力矩模型,通过遗传算法对三轴正交组合线圈进行结构设计和参数优化。仿真结果表明,对比三轴亥姆霍兹线圈,优化后三轴正交组合线圈磁场均匀度更高,具有更高能量输出密度,结构紧凑,更满足球型手腕的需求。

基于三角形(△)组合线圈的永磁球形电机转矩特性与通电策略分析

为了减少永磁球形电机轨迹跟踪过程中的控制电流计算量,提出一种基于三角形(△)组合线圈的通电策略。首先,通过Maxwell软件,利用叠加原理建立基于单个定子线圈的电磁转矩模型;然后,对比分析不同组合线圈自旋和倾斜运动的静态电磁转矩,确立△组合线圈的电磁转矩方程;同时,通过电流-转矩表达式,获得定子线圈的控制电流;最后,通过仿真计算和实验验证该方案的可行性。实验结果表明相对于单个线圈的独立控制,基于△组合线圈的通电策略在电机运动范围内无运动奇点,显著减少了控制电流的计算量。

厚壁组合线圈在磁选设备中的应用与实践

磁选柱是一种新型高效的磁选设备,通过磁聚合-分散及旋转上升水流作用,使磁铁矿颗粒受到磁力和流体力的联合作用,能有效破坏磁团聚,分离出单体脉石和夹杂的连生体,提高精矿品位和降低SiO2含量。磁选柱的电磁磁系是由几组均匀电流密度厚壁线圈组合而成,通过线圈的有效配置,产生特殊的磁场。本研究从分析磁选柱的厚壁线圈入手,首先介绍了三种常规线圈的结构、电流密度特征及其功率因子的大小,然后以均匀电流密度线圈为例对线圈的组合方式进行了简要分析,在此基础上研究了磁选柱励磁线圈的磁场特性及分选原理。磁选柱应用在本钢南芬选矿厂铁精矿提铁降硅技术改造中,改造后精矿品位由67.50%提高到69%以上,SiO2含量由6.5%降低到4.5%以下,证实了其在磁铁矿选矿厂工艺流程中的巨大作用。

继电器线圈组合整形及测量夹具设计和应用

现有技术,线圈组合的组装一般采用铆装或铆装后焊接加工,先将左轭铁和铁芯铆装,然后再装配线圈和右轭铁,再对右轭铁与铁芯的另一端进行铆装。采用这种铆装工艺的优点是夹具设计简单,生产效率高,存在的问题是,线圈组合的铆装工艺无可避免的造成左轭铁和右轭铁的两个工作面不在一个平面上,线圈组合精度差、整形及测量效率低,制约了产品的合格率提高及生产效率提高。本项目设计了一种继电器线圈组合整形及测量一体的夹具,可在完成对线圈组合进行整形的同时也可以对其进行尺寸测量。

基于环形偶极组合式线圈及三维旋转磁场的全角度偏移适应性WPT系统

针对传统的无线电能传输(wirelesspowertransfer,WPT)系统中的接收机构相对于发射机构的角度偏移会急剧降低系统的功率及效率的问题,该文提出一种基于环形偶极组合式线圈及三维旋转磁场的全角度偏移适应性WPT系统。首先通过COMSOL有限元仿真,分析发射机构的磁场分布特性,并在此基础上给出可以产生三维旋转磁场的激励电流表达式。然后基于LCC-S补偿网络和具有移相控制的全桥逆变器的电路拓扑,建立系统的数学模型,并给出三维旋转磁场的调制方法。接着对耦合机构进行设计,并给出可以减小系统输出功率波动的参数设计方法。最后通过实验验证该文采用环形偶极组合式线圈及三维旋转磁场实现全角度偏移下无线电能传输的可行性和有效性。实验结果表明:接收线圈在任意角度偏移下,系统的输出功率维持在69~87W,传输效率维持在63%~70%。

功能磁刺激中线圈的改进

目的改进功能磁刺激中的线圈 ,解决影响线圈刺激特性的主要因素 :兴奋点的确定和聚焦性。方法用法拉第定律计算线圈的感应电场分布。结果当神经和 8字形线圈的手柄垂直 ,并且和线圈边缘相切时 ,感应电场的一阶导数极大值点不随线圈的半径和刺激深度变化 ;用组合线圈可以减小目标点以上区域电场的一阶导数值。结论对于 8字形线圈 ,和传统的刺激方法相比 ,使用新方法易于确定兴奋点位置 ;

用于胃肠道微型机器人的组合螺线管式无线能量发射系统研究

为保障胃肠道微型机器人在体内稳定、可靠工作,以扩大无线能量传输系统的工作范围、提高接收能量及其稳定性为目标,研究了新型组合螺线管式无线能量发射系统。通过有限元仿真分析,确定发射线圈的最佳结构及结构参数。基于最小传输能量要求及所提出的发射线圈性能评估指标,优化确定发射线圈的匝数。研制的发射线圈尺寸为50 cm×50 cm×42 cm,较传统的亥姆霍兹线圈在轴线方向上扩大了17 cm,可以更完整的覆盖人体胃肠道区域。实验结果表明,采用边长为12 mm的三维正交能量接收线圈,在发射线圈内任意位置及姿态下,负载接收能量超过660 mW。在发射线圈非边缘区域,接收能量的位置稳定度超过了80%,能够较好的满足为胃肠道微型机器人供能的实用要求。

电源防雷组合烧损故障分析

Ｄ－２２０型卡斯柯电源防雷组合（以下简称防雷组合），广泛地用于我国铁路信号中站电源屏的电源防雷，在防止信号设备受雷害方面起到了十分重要的作用。但是，在不利条件下，防雷组合本身受雷害，不仅丧失防雷功能，甚至影响信号设备正常使用。尤其是防雷线圈吸收过大雷...

采用三维偶极线圈的无线电能传输系统多自由度拾取机构

无线电能传输系统拾取机构相对于发射机构的方向性比较敏感,拾取机构的角度变化将会极大影响系统的能效特性。为实现无线电能的多自由度拾取,文中提出一种采用三维偶极线圈的无线电能系统多自由度拾取机构,对拾取机构多自由运动时的磁路进行了分析,引出拾取线圈输出组合方式的讨论;选取整流后串联模式搭建了三维偶极拾取线圈的等效电路模型,以拾取最大功率及输出平稳性为优化目标,对偶极线圈的匝数进行了优化。用COMSOL进行有限元分析,得出三维正交偶极线圈比三维正交环形线圈具有更高的功率密度的结论。实验结果表明:拾取机构任意旋转下,输出电压较为稳定且输出功率维持在10 W以上。

无缆微型游动机器人驱动磁场系统的研究

提出了一种基于组合线圈结构的磁场系统驱动实验方案 ,以实现基于磁致伸缩薄膜驱动器的泳动微型机器人的磁控驱动与游动实验参数的检测 .首先介绍了该组合线圈的功率优化与设计方法 ,然后分析了保证一定区域内磁场均匀性的技术方案 ,最后用ANSYS软件对所设计的组合线圈进行了仿真和验证 .实验结果表明该组合结构磁场系统的性能可以满足无缆微型机器人的磁控驱动的设计要求 .

用于超导实验的背场磁体研制

在进行超导材料特性、交流损耗测量等超导实验时,需要为实验提供大小可变、均匀性好的背景磁场。文中对自行研制的背场磁体进行了测试研究,发现选择性对组合铜线圈供电能够提供合适的磁场,满足实验的要求。

无缆双向微机器人外磁场系统的研究与仿真

目前的管道机器人受到能源供给的限制,不能长时间远距离进行工作。本文提出了一种基于组合线圈结构的磁场系统驱动实验方案,以实现石蜡热膨胀驱动器的无缆双向微机器人的磁控驱动与移动实验参数的检测。介绍了该组合线圈的功率优化与设计方法,分析了保证一定区域内磁场均匀性的技术方案,用ANSYS软件对所设计的组合线圈进行了仿真和验证。实验结果表明,该组合结构磁场系统的性能可以满足无缆微机器人的磁控驱动的设计要求。

舰船动态消磁方法初步研究

传统消磁方法存在舰船系留时间长、机动性和隐蔽性差等弊端,舰船动态消磁法是解决这些弊端的有效手段。其基本思想是:使舰船慢速通过由平铺在海底的组合式消磁线圈所产生的磁场空间,从而达到在运动中消磁的目的。模型实验证明,动态消磁法能够在很短的时间内使舰船磁场得到明显的改善。

基于双十字线圈的失谐混合拓扑系统研究

在无线电能传输过程中,航天仪器不可避免地会出现发射机构与接收机构位置偏移,这会使功率及效率发生骤减。为了解决这个问题,基于双十字组合式线圈偏移适应性,提出了具有抗偏移性的LCC-LCC及S-S拓扑并联构成的混合拓扑无线电能传输系统。首先,通过COMSOL有限元仿真,分析了机构的磁场分布特性;然后,对LCC-LCC与S-S补偿并联混合拓扑的电路特性及发生偏移振动等条件下的特性进行了分析;最后,通过仿真及实验,验证了所采用的双十字线圈与失谐混合拓扑下无线电能传输系统抗偏移的可靠性与有效性。实验表明:接收线圈在位置偏移下,系统的输出功率与传输效率基本保持不变。

胃肠道诊疗微型机器人系统研究与设计

设计在胃肠道胶囊机器人的内部嵌入一个永磁性体,通过麦克斯韦对和亥姆霍兹线圈的组合线圈产生的磁场为机器人提供动力,通过调整加载电流的大小获得合适的驱动磁场。在磁转矩和磁力的作用下,机器人可以获得更好的控制。实现了对机器人的前进和方向上的控制,减少了病人的痛苦,对提高手术的安全性有着重要意义。

国产超导二极磁体场强达12 T

据报道,中科院高能物理研究所(以下简称高能所)高场超导磁体团队研制的全国产超导二极实验磁体,在2021年6月13日结束的新一轮性能测试实验中取得突破性进展。该磁体在4.2 K (-269℃)温度下两个孔径内实现超过12 T磁场强度,达到超导线材临界性能的85%以上,是目前国际上唯一一个采用不同超导材料组合线圈结构达到12 T磁场强度的二极实验磁体。据实验人员介绍,该磁体从结构设计,超导材料、电缆及磁体的制备。

永磁直线振动发电机的输出特性分析及实验研究

设计了一种永磁直线振动发电机,探索了发电机的输出特性。由振动发电机的结构和工作原理,利用仿真软件仿真了发电机在正弦激励下的空载输出电动势。制作样机并进行实验研究,分析了不同线圈组合方式下的输出电动势和输出功率。振动发电机在频率16 Hz、振幅2 mm的正弦位移激励下,测得全部线圈串联的输出电动势有效值为9.153 4 V,可输出最大功率为0.523 7 W;线圈先并联后串联的输出电动势有效值为4.207 6 V,可输出最大功率为0.442 6 W;全部线圈并联的输出电动势有效值为0.823 V,可输出最大功率为0.338 7 W。对比得实验结果与仿真结果规律一致。

一种宽量程磁场发生器的设计

宽量程磁场发生器实现由1nT到100mT磁场强度的连续可调。本设计提出了5对圆形线圈组构的技术方案,其中又配置辅助绕组,既利用了亥姆霍兹条件又突破了它的传统模式,同时充分体现了科学性与经济性统一的理念。

新型胃肠道机器人无线能量传输系统的设计与实现

为确保微型胃肠道机器人在人体内部稳定运行,研制了一种新型无线供能系统.该系统基于电磁场谐振原理,参考电磁场理论计算和纺锤形三维接收线圈模型的优化结果,并创新性地结合了肠道机器人的工作能耗、姿态稳定性、供能稳定性、尺寸设计等要求.其中,发射线圈采用4组螺线管线圈产生均匀交变磁场,优化后的发射线圈通过与集成于肠道机器人内部的接收线圈互感,可产生稳定大于500 mW的能量用于机器人工作.经过相关实验验证,该无线供能系统的性能满足机器人在肠道内复杂环境的工作需求.

一种新的10^(-7)T弱变化磁场测量装置

介绍了利用大空间的线圈组的有机组合和微电流放大器， 测量在立方米范围内平均磁场的极其微弱的变化．