基于Maxwell的永磁同步电机磁场仿真及动态特性

相比于传统的电动机,永磁同步电机将电能直接转变为机械能,具有发热小、效率高、结构简单以及可靠性高等优点,但是永磁同步电机容易受到外部扰动,使其动态性能比较复杂。为此,采用有限元分析法对永磁同步电动机磁场进行仿真模拟,搭建Maxwell数学模型,利用Maxwell进行数值模拟分析,从而得出永磁同步电机的空载运行特性和额定负载运行特征。结果表明:随着外部负载的变化,定子电枢使得永磁体的工作点在磁滞回线上变化,电机承受负载后转矩脉动明显增大。仿真结果得出了永磁同步电机的电磁规律和启动特性,为后期永磁同步电机的优化设计奠定基础。

基于磁粉纹法与Ansoft-Maxwell模拟法快速探究平面阴极靶的磁场分布

利用磁粉纹法结合少量的磁场实测值确定了平面阴极靶内永磁体的位置、分布及尺寸,结合阴极靶的其他主要结构参数,进一步建立了阴极靶的磁场计算模型。利用Ansoft-Maxwell软件模拟了该阴极靶整体、重要截面、重要路径的磁场大小和磁场矢量的分布及其变化规律,利用高斯计实测了靶材表面重要路径不同方向上的磁场分量。通过模拟值与实测值的对比表明:模拟计算出的靶面磁场与实测磁场的误差在5%以内,进一步说明利用磁粉纹法结合磁场模拟的方式可以较为准确和快速地预测未知平面磁控溅射阴极靶的磁场分布。

基于Ansys Maxwell巨磁阻隔离器结构中线圈磁场的研究

巨磁阻(GMR)隔离器中平面线圈的主要作用是将电信号转化为磁信号,为了确定平面线圈的具体参数,基于Ansys Maxwell/2D对GMR隔离器结构中平面线圈的磁场影响参数进行扫描分析,确定了GMR隔离器的输入电流为5.94 mA,结合现有工艺条件,确定了平面线圈线宽5μm,线间距2μm,厚度2μm及线圈中心间距100μm。进一步利用Maxwell/3D建立平面线圈的3D模型,对该模型进行静磁场下的磁场强度分析,平面线圈在正下方13μm厚度的SiO_(2)隔离栅处产生的磁场强度为4.18 Oe左右,满足GMR隔离器的制作要求,为GMR隔离器平面线圈的设计提供参考。

非均匀磁场下Maxwell磁纳米流体的拉伸流动与磁扩散分析

磁性纳米颗粒可以提升聚合物的导电性和导热性等性能,被广泛应用于机械、生物医学、能源存储等领域.当外界施加非均匀磁场时,感应磁场在高Reynolds数的情况下不可忽略.为探究磁性纳米颗粒对层流边界层内黏弹性流体非稳态拉伸流动与磁扩散的影响,将时间分布阶Maxwell本构方程与动量方程耦合,建立了二维不可压缩Maxwell磁纳米流体的速度与磁扩散偏微分方程组.采用有限差分法进行数值分析,通过控制磁性纳米颗粒种类、体积分数和磁参数大小,分析了流体的速度和感应磁场在边界层内的分布.研究发现:在熔融聚合物中添加Fe2O3纳米颗粒后,流体的速度、感应磁场最大,速度和磁边界层的厚度最厚;Maxwell纳米流体的松弛时间参数增大,速度与磁扩散均减小;另外,随着磁参数增大,流体的速度边界层厚度减小,磁边界层厚度增大;Fe3O4纳米颗粒的体积分数越大,流体流动越快,感应磁场越小.因此,非均匀磁场下在聚合物中添加磁性纳米颗粒的研究,为改善材料的性能给予了可参考的数据.

基于建构主义的电磁场虚拟仿真实验教学设计与实践

电磁场是电气工程专业的基础课程,在实际教学过程中,存在实验课程与理论课程脱节、脱离工程实际、教学效果不理想的问题。根据国家一流课程建设“两性一度”要求,该文结合建构主义和教育心理学教学方法将虚拟仿真技术应用于电磁场教学,建设虚拟仿真实验平台,讨论教育建构主义的电磁场虚拟仿真实验教学设计与教学方法,突破实验教学对客观条件的依赖性,激发学生的学习兴趣和探索求知的热情,提升高校实验教学水平和人才培养质量。

永磁无刷直流电机瞬态磁场仿真分析

瞬态磁场仿真分析可为电机的本体研究与设计提供参考依据。针对一款小型永磁无刷直流电机进行分析设计,根据理论公式计算了无刷直流电机定转子尺寸、定子槽形、绕组等,并使用Maxwell有限元仿真软件对设计方案进行了电机铁芯磁场分布、空载反电势、转矩、电机启动等内容的仿真分析,得到了符合要求的设计方案。

强磁场条件下气体超声波流量计PCB板建模仿真分析

针对强电磁干扰环境下,多声道气体超声波流量计印制电路板(PCB)的超声波回波信号处理电路与时序电路电磁兼容性问题进行研究,研究了强电磁脉冲场强值对耦合电流的影响,建立了外部强电磁干扰源等效模型,并结合三维电磁场仿真软件(CST)来模拟外部强电磁干扰环境下,通过观察关键敏感电路的不同的电流端口来研究不同电磁干扰源强度下对PCB关键敏感电路电磁耦合的影响,根据强电磁干扰源的大小与流量计PCB板的关键敏感电路感应电压值的线性关系,确认关键敏感电路可受干扰强电磁场的最大辐射阈值,提出了PCB板上关键敏感电路电磁敏感度建模仿真方法,据此总结相关规律,提出优化对应PCB关键敏感电路的相应设计,进行前后仿真分析对比,关键敏感电路耦合电流显著减少,证明了多声道气体超声波流量计在强电磁干扰环境下的抗耦合干扰能力得到显著提高。

航空航天用电磁离合器磁场优化设计与仿真

为优化航空航天用某型号电磁离合器的磁场性能以满足某项目要求,文中对其磁场部分运用数值计算方法进行了优化设计,并运用ANSYS Workbench根据航空航天环境对磁轭进行了模态分析,根据优化设计相关数值对摩擦片与衔铁进行了静力学分析。研究结果表明,原先离合器扭矩为,而优化后的磁场可产生的电磁力,电磁离合器转矩容量为,在此条件下的零部件机械性能可满足项目需求,验证了优化该电磁离合器磁场的合理性与可行性。

基于轻量化混合门结构神经网络的变压器电磁场仿真方法

针对传统电力变压器电磁场仿真模型需要占用大量磁盘空间,运行功耗大,运算极为消耗计算资源等问题,提出一种基于轻量化混合门结构网络(lightweight hybrid gate recurrent unit network,LH-GRUNet)的变压器电磁场仿真方法。首先针对单相E芯变压器设计了一种混合门结构网络模型,实现了变压器铁芯和绕组的电磁场仿真;进一步,提出一种神经网络轻量化方法,通过删除模型全连接层中的冗余参数以压缩模型所需的存储空间与计算资源,最终实现变压器电磁场的低功耗、快速仿真。此外,基于LH-GRUNet的变压器电磁场仿真模型能够有效降低其运行所需的存储空间与计算资源,使其能够在几乎不损失模型精度的前提下应用于体积小、功耗低的边缘计算平台。

多极磁性橡胶编码器的空间磁场分布仿真分析

基于空间磁场理论对多极磁性橡胶编码器的空间磁场分布开展仿真分析与试验研究,获取磁感应强度在气隙高度方向和径向方向的变化规律,证明了仿真分析的准确性。对磁极对数、磁性橡胶层厚度和宽度对多极磁性橡胶编码器的磁感应强度影响规律的仿真结果可为多极磁性橡胶编码器的设计提供指导。

磁选设备磁系中钕铁硼磁极及磁场仿真研究

为了更有效地优化磁选设备的磁系设计,提升磁场利用效率,以三极开放磁系为对象,通过逐步增加钕铁硼磁块块数,对多层钕铁硼块形成的磁系进行了仿真模拟研究,并进一步探索了在不同磁极距条件下,磁系的磁场分布特性及磁感应强度的变化规律。通过仿真研究得出:磁感应强度与钕铁硼块数成正比,与磁材利用效率及作用深度成反比;磁极极距的增加,会减缓磁感应强度随作用深度的增加而降低的趋势,在作用深度为50 mm时,出现大磁极距磁系磁感应强度反超小磁极距磁系磁感应强度的情况。因此,不同磁块数量与磁极距在不同作用深度上,有一个最佳的组合值,能最大限度地发挥磁材性能。

基于MATLAB的“电磁场与电磁波”虚拟仿真实验设计

针对“电磁场与电磁波”课程中存在对数学思维、空间思维要求较高等问题,将MATLAB软件引入到实验设计环节,能够将课程理论知识点具象化,并与实际电磁现象进行联动;针对课程中矢量分析、电磁场的基本规律、电磁波的传播等知识点进行MATLAB软件数学建模,实现系统化虚拟仿真实验设计;通过对实验结果的动态展示能够有效降低学生对麦克斯韦方程组等知识点的理解难度,在有效提升学生学习兴趣的同时锻炼了其动手编程能力,最终提高了实验教学的质量,对课程建设和实践具有重要意义。

基于Maxwell 3D磁场分析的直线电动机仿真实验

特种电动机的教学是常规电动机教学工作的延续,电动机的结构和磁场分布与常规电动机有所不同,特别是各种场的概念非常抽象。为提高学生学习兴趣,使学习的电动机内容更加直观,本文以平板式永磁直线电动机为例,利用Maxwell3D软件进行建模仿真。在仿真中定义了电动机各部分材料属性,然后对定子和动子进行剖分设置,加载边界条件,求解及后处理。分析了电动机的磁场和电流密度,直观的展现了电动机磁场分布和力矩信息。加强学生理解直线电动机的基本结构和工作原理,使非常抽象的磁场和电场概念具体化、形象化,培养了学生想象力和创造力。本文方法对于其它种类的电动机教学也具有参考作用,为今后开展电动机方面虚拟实验打下基础。

基于Maxwell 3D的电动飞机动力电池磁场干扰仿真与测试分析

为保证续航时间电动飞机大都采用大功率、高能量密度的电池作为电力推进系统,为测试电动飞机电池电路布局所产生的电磁场对机载航向器的电磁干扰,采用Maxwell 3D进行电路布局的建模仿真研究;并在仿真分析的基础上,利用某电动飞机和实验设备搭建测试平台,对机载电力系统磁场干扰进行实验测试。仿真和实测模拟结果表明,电路布局对于电动飞机电磁干扰有较大影响。按照文中电池电路布局,后(前)电池组电路工作时,对于机身前的磁力计(磁罗盘)的磁航向影响在2°以内,对于机身后的磁罗盘(磁力计)的影响在10°左右。同时表明对于电动飞机电磁兼容性设计,研究结果具有较好的参考价值。

基于Maxwell 2D/3D的反应式步进电机电磁场及转矩仿真分析

在利用Ansoft公司的Maxwell 2D/3D电磁场仿真软件对反应式步进电机进行电磁域仿真的基础上,分析了反应式步进电机的电流、电磁力、转矩等特性,得出了利用计算机辅助仿真分析平台可及时纠正电机设计缺陷、提高设计效率的结论。

电磁场虚拟仿真实验的构建与开发

针对电磁场理论难学、难懂、难用及特高压输电试验成本高的特征,借助虚拟仿真技术,以电力电缆、绝缘子和分裂导线为实验对象,采用需求牵引基于问题的互动式、设计式、探究式等相融合的教学方法,将电磁场静电场的重点知识分解到3个实验项目中。实验数据均来源于实际工程案例。通过自行建立电力电缆、绝缘子和分裂导线模型,并仿真计算,查看电场分布情况,使学生初步认识电力设备绝缘结构的特点,充分理解电磁场理论在实际工程中的应用。最终达到“基本原理学习、综合能力提高、建立工程意识”的教学目标。

Ansoft Maxwell电磁场分析在短路匝传感器输出特性中的应用

主要介绍了Ansoft Maxwell电磁场分析软件在短路匝传感器中的应用。在分析短路匝传感器原理的基础上,通过一个具体实例较为深入地对其进行了实验和仿真分析。通过和实测值的比较,证明了Ansoft Maxwell电磁场分析软件的计算结果是准确的,在短路匝传感器磁场分析中是有效可行的,也为短路匝传感器的优化设计提供了依据。

基于Ansoft Maxwell 2D的开关磁阻电机仿真研究

基于A nsoftM axw e ll 2D的仿真环境,建立了开关磁阻电动机(SRM)的系统仿真模型。在建立仿真模型基础上,对电动机的基本特性进行了仿真研究,获得了电机不同位置时的磁场分布、静态电磁参数和动态性能仿真结果。仿真结果可以用于指导该型电机及其控制系统的设计和优化。

基于Maxwell方程的电磁阀开启过程动态特性仿真研究

利用电磁有限元软件Ansoft Maxwell的参数化计算功能,对不同主工作气隙、不同驱动电压条件下的模型进行计算,得到开启过程的各种动态特性曲线。通过开启过程的电流变化曲线判断出电磁阀完全开启所需时间,并且进行相应的实验测试,对数值仿真计算结果进行验证。

基于Maxwell 2D的单相永磁同步电动机仿真研究

基于A nsoft公司的M axw e ll 2D的仿真环境,建立了QD 76型单相永磁电容运转同步电动机(SPPM SM)的系统仿真模型。在此模型基础上,对该电动机的基本运行性能进行了仿真研究,仿真结果可以用来指导这种新型电机的设计。