圆筒直线感应电机电磁振动响应特性分析

针对某电磁发射用圆筒直线感应电机的电磁振动响应特性问题进行了分析。首先,建立了直线电机二维电磁场分层子域模型,通过涡流场有限元仿真验证了模型的精确性,并基于麦克斯韦张量法和洛伦兹力法推导了电磁激振力表达式,利用二维傅里叶分解得到定子电磁力时空分布特性;然后,基于有限元法构建了发射电机定子三维动力学模型,模态计算结果与试验吻合良好,采用有限元法进行电磁振动谐响应计算,结果有效性通过稳态动子堵驻通电试验得到了验证,证明了发射电机定子结构可以简化为理想薄壁圆柱壳,电磁振动响应主要由轴向呼吸模态决定;最后,基于简化模型对比分析了电磁振动响应影响因素,结果表明:电磁激振力径向分量和轴向分量均为结构响应的主要贡献源,而与电磁力波轴向模数呈负相关规律。

多级电磁感应线圈炮级间电磁力耦合分析

基于多级电磁感应线圈炮在消防领域发射灭火弹的工程应用,提取多级电磁感应线圈炮具有代表性的首端-中部-尾部驱动线圈搭建电磁-结构耦合分析模型,由麦克斯韦方程组得到了电涡流场的控制方程,分析了驱动线圈反作用方程及反作用力,通过运用ANSYS电磁-结构分析工具,结合工程实际,对多级电磁感应线圈炮驱动线圈的电磁-结构耦合进行仿真分析,分析了多级电磁感应线圈炮级间电磁力耦合特性。表明多级电磁感应线圈炮位于不同部位的驱动线圈触发后运行的动态特性有所不同,驱动线圈级联运行存在电磁耦合现象,在相同电枢、相同脉冲电源触发供电运行时,该耦合力幅值受到驱动线圈级间距影响。

网孔矩阵法计算直线感应发射器的电感

电感计算是预测、分析线圈型电磁发射器动态特性的基础。为此,介绍了网孔矩阵法计算线圈电感的基本步骤和方程式,以一台三相直线感应发射器为例,给出了初级电感、次级电感数组,绘制了初级与次级间的互感及互感梯度随空间位置变化的曲线,对电感计算值与实验测量值进行了对比。结果表明,两者相对误差很小,网孔矩阵法完全可以满足工程计算需要,它是分析线圈型电磁发射器的有效手段,由它计算得到的互感及互感梯度空间曲线的描绘有利于深刻理解直线感应发射器的工作机理。

圆筒型直线感应电机的遗传优化设计

为了更好地将遗传算法应用于圆筒型直线感应电机的优化设计中,分析了遗传算法的优点和局限性,针对其优化设计电机效果不显著的缺点,提出了将遗传算法与有限元法相结合来提高电机性能的方法。首先设计了4种初级槽形不同的电机,用有限元法对其进行了瞬态磁场分析,得出了电机在不同槽形下所产生的电磁推力。将产生电磁推力最大的槽形代替原电机槽形,用遗传算法对变换槽形后的圆筒型直线感应电机进行整体优化设计。结果表明:电机的各项性能有所提高,该优化设计方法效果比较理想。

电容器组驱动高速多级圆筒型直线感应电机建模及仿真

为了解决电机被电容器组供电时的场路耦合分析问题,基于电磁场理论提出了一种适用于高速多级圆筒型直线电机的场路运动耦合时步有限元分析方法,并且提出了以动子磁通变化率为控制量,在Simulink环境下建立了电机三维场路耦合数学仿真模型。用该模型分析电机的动态性能,得到了定子电压、电流、能量效率,动子的电流、速度、加速度等参数变化规律,通过上述分析得出该类型电机可以实现超高速度大质量的发射。最后,根据仿真参数设计了10级圆筒型直线感应电机并进行了实验验证,结果表明:仿真结果与实验结果基本符合,从而为该类电机控制策略的研究及具体实现提供了新的途径。

基于遗传算法的圆筒型直线感应电机优化设计

针对直线感应电动机效率和功率因数低和结构参数对其力能指标影响的严重非线性,应用遗传算法对圆筒型直线感应电动机进行优化设计,把直线电机的力功比和力能指标作为优化的目标函数,结果表明优化设计方法可行。

单相电容圆筒型直线感应电机的瞬态特性分析

针对单相圆筒型直线感应电动机的特点,建立了其在两相静止α-β坐标系下的数学模型,用MATLAB软件中的动态仿真工具SIMULINK构造出单相电容圆筒型直线感应电动机的一个通用而简单的动态仿真模型。通过实例对单相电容圆筒型直线感应电动机启动过程的瞬态特性进行了仿真计算和有限元分析,并对电机稳定运行后突然加载和换相进行了仿真分析。计算结果与实验结果基本吻合,验证了仿真模型的有效性和实用性。