转子温度空间分布差异诱发永磁电机局部失磁特性研究

永磁材料磁特性受工作温度影响较大,高工作温度下存在的不可逆失磁现象是永磁电机高可靠性设计的主要瓶颈。针对内置式磁路结构的高功率密度永磁电机用钕铁硼永磁材料的不可逆失磁问题,基于电机全域空间损耗、温度分布的差异,该文提出一种永磁体局部失磁分析模型与特性计算方法。通过磁体虚拟分块法建立基于温度、退磁率等变量的永磁材料磁特性分析模型,利用电磁场和温度场双向耦合的三维多物理场计算方法,得到电机转子永磁体损耗、温度和局部失磁的空间分布特性。最后,通过对一台115 kW、8极永磁电机样机转子永磁体温度和转子表面磁场的实验测试,验证了分析模型与计算方法的准确性,为永磁电机局部失磁问题研究及精细化防失磁设计提供依据。

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。

电梯曳引钢带钢丝不同截面积损伤的漏磁检测

电梯曳引钢带长周期运行后,钢带内部钢丝会出现断丝、断股、磨损等类型损伤,这些损伤会严重影响电梯的运行安全,为此,开展了电梯曳引钢带钢丝不同截面积损伤的漏磁检测。通过建立含有不同截面积损伤的电梯曳引钢带有限元模型,得到了不同截面积缺陷的漏磁场空间分布状态和变化规律,然后在实验室条件下对钢带钢丝不同缺陷的漏磁信号进行检测。理论分析和试验结果表明,漏磁检测能有效检测出电梯曳引钢带钢丝的不同截面积损伤,为电梯曳引钢带运行维护提供一定的决策依据。

干式空心电抗器五环简化缩比模型最优结构对比分析

在干式空心电抗器的空间磁场预测方面,三环简化缩比模型是一种实用的方法,针对其预测精度不高的问题,该文提出了干式空心电抗器的五环简化缩比模型。首先推导原模型和两种简化缩比模型空间磁场分布的计算公式,然后拟合原模型高径比H/D和简化模型参数的函数表达式,最后搭建磁场测量平台对仿真结果进行验证。研究结果表明:线圈匝数不变只调整位置时,五环简化模型由于两两线圈间漏磁更小,其对应的方均根误差(RMSE)和绝对百分比误差(MAPE)分别比三环简化模型降低了18%和17%,决定系数(R^(2))提高了4%;线圈的匝数和位置均可调整时,五环简化模型不但可以减小漏磁,还可以同时减小4个监测方向上的误差,其对应的RMSE和MAPE相比三环简化模型分别降低了40%和21%,具有较高的等效精度;试验表明,五环简化模型最优结构对应的RMSE和MAPE分别比三环简化模型降低了21%和22%。建立某空心电抗器的三环和五环简化缩比模型,并进行了现场试验,结果表明,五环简化缩比模型在准确等效电抗器空间磁场分布的同时,RMSE和MAPE分别比三环简化模型降低了38.7%和4.9%,证明了五环简化缩比模型具有更高的准确性。

运动载体涡流磁场数值计算与特性分析

为提高运动载体涡流磁干扰建模与补偿的精度,对载体运动引起的涡流磁场的产生机理和分布特性进行分析研究。首先,对涡流磁场的产生机理进行了溯源分析;然后,采用有限元法对涡流磁场进行数值计算研究。考虑到计算空间包含结构的磁导率单一问题,采用了有限元节点法矢量磁位计算方式,并针对舱体壁计算单元,考虑了耦合积分电势自由度,同时考虑到磁场周期变化,采用了瞬态有限元计算方式;最后,通过数值计算分析,揭示了运动载体涡流磁场与外磁场变化频率的关系,并分析了涡流磁场沿径向和轴向的空间分布特性和传播规律,为运动载体涡流磁场干扰的高精度建模与补偿奠定了基础。

任意多边形平面载流线圈磁场的空间分布

根据一段载流直导线在空间某点的磁场矢量公式,将多边形载流线圈视为多段载流导线,然后根据场强叠加原理,给出了计算任意多边形平面载流线圈在空间任意点的磁场分布的方法,并且运用这种方法求出了菱形平面载流线圈空间磁场分布的普遍表达式.

无限长载流柱面磁场的空间分布

由面电流在空间某点的磁场公式出发,利用场强叠加原理,计算出截面为任意多边形的无限长载流柱面在空间任意点的磁场分布,并且运用这种方法求出了截面为菱形的无限长载流柱面空间磁场分布的普遍表达式.

超高压交流输电线酒杯型塔塔窗内部磁场测量与仿真

目前,超高压交流输电线路使用较多的是酒杯型塔,运行线路空间磁场强度沿酒杯型塔不同位置分布水平不同。随着超高压线路带电作业的开展,对登塔带电作业人员的安全防护提出了较高要求。由于铁磁性材料对磁场分布具有一定的畸变作用,为了明确铁塔内磁场分布水平,确认工作人员在塔窗内工作时受磁场强度影响情况,测量了500 kV交流线路酒杯型塔典型位置点的磁场强度,并仿真计算了测量点处沿铁塔表面的磁场分布水平,测量与计算结果具有较好的一致性。计算与实测结果表明:酒杯型塔塔窗内磁场分布水平远小于国际非电离辐射防护委员会推荐的工频磁场职业暴露值,不会对带电作业人员健康产生影响,带电作业人员在进行500 kV交流线路带电作业时无需对磁场采取防护措施。

梯形积分法求解椭圆形电流激发的磁场

利用梯形积分法,获得了椭圆形电流激发的磁场,在整个三维空间中分布的新解析解.根据解析解分析了椭圆形电流中心及轴线上的磁场;找到了磁场三个分量之间的数量关系;形象地描述了磁场的大小和方向,在空间的分布;定量分析了椭圆电流轴向磁场的匀强区变化,得到了当两个椭圆线圈相距长短轴之积开方值放置时,可获得最大的匀强区范围.

辛普森积分法求解圆电流激发的磁场

利用辛普森积分法,借助数学软件,获得了圆电流磁场在整个三维空间分布的新解析解。根据解析解分析了圆电流的圆心和中心轴线上的磁场;找到了圆电流磁场三个分量之间的数量关系;直观地描述了磁场的大小、方向以及空间分布规律;定量分析了圆电流轴向磁场的匀强区变化。

疏绕椭球形线圈磁场的空间分布

从毕奥-萨伐尔定律出发,先推导出疏绕在旋转椭球面上载流线圈磁场的积分计算式,然后用数值分析的方法研究磁场的空间分布.利用Mathematica9.0强大的计算能力、卓越的数字绘图功能绘制了磁场的三维分布图.结果直观地表明:当椭球形状一定时,中心的磁感应强度与单位长度匝数n成正比,而且匝数越多均匀区域就越大;当单位长度匝数n一定时,长短轴的比值越大、中心区内磁场就越强.

各向异性磁介质中载流导线磁场的计算

从各向异性磁介质中比奥-萨伐尔定律出发,首先推导了各向异性磁介质中一段载流导线的空间磁场。然后,计算了各向异性磁介质矩形载流线圈的空间磁场分布,并对一些特殊情况进行了分析讨论。

耦合磁场直流空气断路器栅片特性对灭弧性能的影响研究

栅片材料与结构对断路器的灭弧性能有着重要的影响。该文建立了永磁体作用下灭弧室内磁场的计算模型与电弧磁流体动力学(MHD)模型,实现了两者的耦合。在此基础上,对永磁体作用下栅片材料与栅片结构对电弧动态特性的影响进行了仿真,同时考虑电源极性的影响,得出了永磁体作用下灭弧室内磁场的空间分布、电磁耦合作用下灭弧室内温度分布与气流分布,提取了灭弧室内平均温度与电弧燃弧时间等关键参数,讨论了栅片材料与栅片结构对电弧特性的影响。结果表明,外施磁场作用下铁栅片会造成灭弧室内磁短路现象。相同仿真条件下,含铁栅片的灭弧室燃弧时间最长;动触头作为阳极更有利于弧根跃迁,燃弧时间缩短;当分断电流相同时,铜-绝缘栅片对电弧的冷却效果最佳;栅片倾角可以改变气流场分布,从而影响燃弧时间。

基于磁场空间分布的EMAT磁致伸缩激励理论

针对电磁超声技术检测铁磁材料中遇到的难题,从磁致伸缩效应的本构方程出发,讨论了在不同的磁场空间分布中,电磁超声传感器(Electromagnetic acoustic transducer,EMAT)的磁致伸缩效应对激励声波的贡献。为避免对磁致伸缩力的探讨,提出直接从弹性质点的位移方程中提取关于磁致伸缩效应的声波激励信息,而无须再计算弹性质点所受的体力。为验证这一理论的正确性,利用Matlab工具仿真具体的EMAT结构模型,分析位移方程的时空变化曲线,得到声波信息,与相关文献中用体力描述磁致伸缩效应的声波激励信息吻合,从而证明了这一理论的可行性。

城市轨道交通高架站雷击时磁场空间分布模拟

雷击建筑物引起的电磁干扰问题是建筑物雷电防护的重要研究课题。利用有限元法(FEM)模拟得到轨道交通高架站遭雷击时磁场空间分布并分析了其特征。给出了在IES电磁仿真软件中利用有限元法进行磁场数值模拟的方法,以北京市房山地铁线长阳高架站为例,通过建立模型、设定材料、施加激励源、网格剖分、后期处理等步骤,定量得到雷击时该高架站内的磁场分布数值,作出了磁场空间分布图,分析了所得磁场特征,确定了雷击磁场干扰的强度和范围,提出了对应的防护方法和措施。计算了采取屏蔽措施后的高架站磁场衰减及设备到引下线的安全距离。

华北中部主要活动断裂对岩石圈磁异常分布的影响

对2016~2019年华北中部地区118个流动地磁矢量测点的数据进行处理,得到连续3期岩石圈磁场各要素年变化数据。对得到的ΔY要素各期年变化数据进行网格化处理,利用节点值进行计算,对ΔY梯度空间赋值。分析梯度空间形态发现,高值区和活动断裂分布有较好的对应关系,高值区多沿一个或多个活动断裂延伸,或环活动断裂分布。利用多项式回归法对ΔY进行成分分解,提取区域背景性异常和局部性异常,同样发现局部性异常分布和活动断裂相关性较好。各期梯度高值区和局部异常形态差异性较大,但也有部分高值区或异常显著区延续性存在,尤其在断裂附近,延续性存在的可能和构造应力关系更密切。

多磁化单元管道外漏磁检测技术研究

石油石化行业管道受各种因素影响,非常容易发生腐蚀甚至穿孔泄漏。针对管道外漏磁检测技术,设计了三磁化单元铰接可变径的磁化结构,采用数值模拟方法研究了三磁化单元漏磁场的空间分布,分析了漏磁场分布规律以及磁化单元间的相互影响。并对三磁化单元结构进行改进设计,分析了结构改进前后漏磁场的空间分布特性。在实验室条件下进行了三磁化单元漏磁场强度均匀性实验,结果表明:通过对磁铁厚度与极靴结构的改进,能够提高漏磁场空间分布的均匀性,满足管道现场检测要求。

青藏高原东南缘地壳磁场分布特征研究

根据高阶地磁场模型NGDC-720-V3,研究青藏高原东南缘地壳磁异常的空间分布和高度衰减特征,探讨不同波长成分对总体磁异常的贡献,分析地壳磁异常与地质构造、地球物理场的联系。结果显示:(1)构造稳定的四川盆地分布着强正磁异常;(2)龙门山地区分布着较强的负磁异常;(3)川西北、滇西造山带为负磁异常或弱磁异常;(4)滇中地块磁异常为团状和带状分布,正负异常交错出现,磁异常衰减快,异常源较浅;(5)沿金沙江—红河断裂带分布有清晰的正负磁异常成条带,并一直向东南延伸至越南北部;(6)龙门山断裂带、丽江—小金河断裂带、红河断裂带是地壳磁场强弱或正负异常的过渡带;(7)滇中地块东部磁异常以康定—奕良—水城断裂和弥勒—师宗—水城断裂带为界。研究结果对认识青藏高原东南缘地壳构造及演化、区域地球动力学过程和地下资源勘探有重要意义。

多个矩形载流线圈组合磁场的模拟仿真及应用

根据毕奥-萨伐尔定律推导出矩形载流线圈在空间产生磁场的计算公式.利用公式计算出两个\四个矩形载流线圈同名磁极相对时磁场分布规律.根据计算结果,设计出磁场能量转化演示仪,分析了弹体在磁场中运动特点及动能的来源.

恒定电流密绕椭球形线圈磁场的空间分布

从毕奥-萨伐尔定律出发,推导出密绕在旋转椭球面上载流线圈磁场的积分计算式.利用Mathematica-10先对方位角φ积分并将结果表达为第一类和第二类完全椭圆积分的线性组合,进而绘制出形象直观、高精确度的磁场三维分布图.数值结果直观地表明:椭球内部全空间的磁场是均匀的,磁感应强度处处大小相等、方向相同;当nI值一定时,长轴与短轴的比值b/a越大,椭球内磁场越强.