永磁同步电机的气隙磁场研究及电机特性仿真

提出了一种永磁同步电机特性的计算方法,并以2004 Toyota Prius驱动电机系统永磁同步电机为例,通过有限元方法计算静态气隙磁场、对比空载状态和负载状态气隙磁场的分布情况,确认负载状态时气隙磁场由定子电流主导,据此进行特性仿真。根据定子和转子的相对位置影响电机输出转矩的特点,采用瞬态场计算一个周期的堵转转矩曲线和电磁转矩曲线,通过后处理得到电机的时空矢量图和其它参数。结果表明,采用该方法能大大提高永磁电机特性和参数的计算精度。     

中低速磁浮交通电磁辐射原理研究

研究目的:中低速磁浮列车运行时,会对外产生电磁辐射。目前对中低速磁浮交通电磁辐射的研究主要采用现场测试的方式,基于测试值,分析中低速磁浮交通对临近铁路、机场等相关无线电子设施的电磁辐射影响。本文则从理论角度分析中低速磁浮交通电磁辐射的原理,通过Maxwell软件对悬浮电磁铁产生的直流稳态磁场和直线电机产生的低频交流磁场进行仿真分析;采用时域有限差分方法对电弧放电引起的高频电磁场进行理论计算,最后基于理论结果分析中低速磁浮交通对临近铁路和机场无线设施的电磁辐射影响情况。研究结论:(1)中低速磁浮交通产生的对外电磁辐射主要包括三个方面:悬浮电磁铁产生的磁场为直流稳态磁场,主要分布于磁浮气隙附近;直线电机产生的磁场为低频交流磁场,由于频率很低,无法形成有效的辐射,故主要分布在列车附近;电刷与供电轨产生的电火花能辐射出MHz级别的电磁波,能够有效地在空间中进行传播,故干扰距离较远;(2)中低速磁浮交通产生的电磁辐射场是一个复合空间电磁场,在近距离空间场不仅包括电弧放电引起的高频电磁场,还包括悬浮电磁铁、直线电机产生的低频磁场,在远距离空间场主要包括电弧放电引起的高频电磁场;(3)本研究成果可用于了解中低速磁浮交通的电磁辐射原理和对外的电磁辐射影响,可为中低速磁浮交通的工程建设提供参考。     

EMS型磁浮列车悬浮静磁场电磁环境仿真研究

为量化评估常导电磁悬浮(EMS)型磁浮列车的电磁环境风险，在确定位于磁浮列车悬浮架两侧的直线电机转子励磁线圈为辐射源的基础上，采用有限元软件COMSOL Multiphysics，建立长定子轨道和EMS型磁浮列车三维结构模型，对直线电机的悬浮电磁特性以及它在周围空间和磁浮列车车厢内产生的静磁场进行仿真计算，并将车厢内的磁通密度计算结果与静磁场暴露限值标准进行对比。结果表明：长定子直线电机在励磁电流为25 A时，悬浮间隙中心线处磁通密度最大模值约为0.9 T，悬浮电磁力约为19.7 kN·m^-1；磁浮列车夹层位置处磁通密度最大模值在9.39～53.6 uT范围内，车厢内磁通密度最大模值约为6.93 uT；悬浮励磁线圈在车厢内产生的磁通密度最大值远低于国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)对一般公众推荐的400 mT静磁暴露限值，且满足标准EN 45502-2-1—2003和GB 16174.2—2015中小于1 mT的静磁场暴露控制限值。     

车载永磁发电机的研制

介绍了一种新型车载永磁发电机的研制过程。该电机和发动机形成一体,其设计方法有别于常规的发电机。采用电磁场的计算方法,根据静态气隙磁场分布状态调整该电机结构参数;用实际运行状态进行仿真,计算全调速范围内的输出特性,为HEV(混合动力汽车)的动力供应策略选择提供其输出能力Map图。     

用高温超导线圈和常导线圈构成的混合式电磁悬浮系统

常导电磁吸力悬浮系统悬浮气隙小、悬浮功率大,电动斥力悬浮系统不能实现静止悬浮、磁场污染大。由于受电流变化率限制,单独采用高温超导线圈构成的电磁吸力悬浮系统不能实现稳定悬浮。经分析比较,提出了一种用高温超导线圈和常导线圈构成的混合式电磁吸力型悬浮系统方案。采用这种混合式悬浮方案可增大悬浮气隙、实现稳态"零"功率悬浮、减轻车体重量、降低制冷费用、且无磁场污染。     

中低速磁悬浮列车导向能力分析

采用Ansoft有限元分析软件对悬浮电磁铁的磁场进行计算．对中低速磁悬浮列车悬浮电磁铁导向力进行了研究，得出电磁铁发生偏移后，磁力线的总体分布并没发生很大变化．只在气隙处发生了扭曲；列车在直道正常运行时并不受导向力作用的影响；在气隙和偏移值一定时．悬浮电磁铁产生的导向力和悬浮力之间的比值基本上不随线圈中电流的变化而变化，该研究对列车在运行过程中出现偏航、列车在弯道运行过程中的导向能力考核有实际意义。     

永磁同步电机铁耗的计算与研究

提出了一种考虑旋转磁化及谐波磁场、基于电磁场有限元分析及Bertotti铁耗计算模型的永磁同步电机铁耗计算方法,并以某永磁同步电机产品为研究对象分析了定子槽口宽度、气隙长度、偏心距及不同供电方式等因素对铁耗的影响。     

中低速磁悬浮列车运行电磁环境的分析

采用电磁场有限元法对悬浮电磁铁和直线牵引电机的泄漏磁场分布进行仿真计算,并将计算结果与中国科学院电工所对CMS04型中低速磁悬浮列车电磁辐射现场测试报告进行详实的比较分析,从而证明了中低速磁悬浮列车交通系统是一种电磁环境良好的绿色城市轨道交通系统。     

车用永磁同步电机定子模态分析

针对电动汽车运行过程中产生的振动噪声问题,以某车用永磁同步电机为研究对象,运用Ansys Maxwell软件分析电机气隙磁密,得到电机运行的气隙磁场和径向电磁力,再对永磁同步电机的定子进行模态分析,得到定子系统的固有频率,同时采用锤击法结合LMS软件进行模态试验,将有限元仿真和模态试验数据进行对比,验证有限元模态分析的...     

地铁车辆空心电抗器的防磁板设计与屏蔽效果测试

地铁系统中空心电抗器产生的漏磁场会对周围环境产生电磁污染,因此防磁板的磁屏蔽作用至关重要。文章建立了空心电抗器的三维有限元模型,对比分析了有无防磁板时空心电抗器产生的漏磁场在车厢内的分布情况,研究了防磁板的材料和尺寸对车厢内不同位置磁场强度的影响。最后对设计的防磁板进行了上车试验。试验结果表明,所设计的防磁板满足车厢内部地板上方30 cm处的气隙磁通密度最大值小于0.8 mT的要求。     

中低速磁浮列车运行控制系统的方案及其实现

以国防科技大学中低速磁浮列车试验线为应用背景,介绍了中低速磁浮列车运行控制系统的基本功能需求, 主要包括驾驶功能、保护功能和监视功能。在功能需求设计的基础上,阐述了其运行控制系统的多总线原理实现结构和各节点的基本构成方案,最后给出有关试验结果。在磁浮列车试验线上。基于文中所述的运行控制系统的总体设计,建立了相应的硬件系统,开发了相应的控制软件,并进行了车载试验。     

高速常导磁浮列车直线电机系统模拟试验台发电特性研究

高速常导磁浮列车中的直线同步电机系统是集列车悬浮、牵引、导向及发电功能于一体的核心系统.本文详细介绍了该系统旋转模拟试验台的设计思路及结构特点,并利用有限元分析软件对其额定运行点进行了二维电磁场分析.给出了气隙磁场空间分布图,分析了该系统直线发电机的工作机理,重点计算了试验台额定运行时直线发电机的各条发电支路的磁通变化规律及相应的发电特性.对发电特性的波形、交变频率、感应电势幅值、相邻2条支路的发电特性间的相位差进行了分析,确定了试验台结构参数与其相互关系.对试验台进行的一系列试验结果证实了理论分析所得结论.由此确定了高速常导磁浮列车实际运行时,车载直线发电机的发电情况及其特点.     

基于最优控制的高速磁浮列车垂向动力学模型

研究了高速磁浮列车的最优控制方法.建立了单节整车有47个自由度的磁浮垂向振动模型.模型中考虑了电磁力以及控制规则,以便模拟控制系统对悬浮磁铁与轨道梁间的电磁力的控制.通过时域仿真,基于最优控制的磁浮控制系统能保证垂向磁铁与轨道梁间气隙的稳定.     

地铁车辆涡流制动装置磁场分析与制动力矩计算

分析了旋转型永磁涡流制动装置的工作原理,并以地铁车辆为对象设计了一种涡流制动装置的结构。利用ANSYS分析软件对其磁场分布进行分析,得到磁通密度的变化规律。以电磁场理论为基础,利用解析法计算了制动装置的制动力矩。为旋转型涡流制动装置的设计、优化与控制方法等提供了一定的依据。     

CR200J1动车组列供系统电源低频电磁干扰研究

文章分析了四象限整流器的工作原理,对列供系统电源的电场、磁场干扰源进行了分析归纳。在此基础上,对其电磁场发射进行了推导,给出了磁场的频谱特性。最后,测试了CR200J1动车组列供系统的低频磁场,结果表明其磁场发射依然以2.15 kHz的开关频率为主,差模电流是主要的磁场发射源。     

磁悬浮列车悬浮电磁铁电磁场的有限元分析

为了进一步提高车体悬浮控制精度，利用有限元法对常导中低速磁悬浮列车的磁场进行了二维分析，得到了更为精确的电磁力随着悬磁气隙及电流强度变化的规律，并在试验中对其进行了验证。     

基于有限元法的汽轮发电机转子绕组匝间短路时的电磁场分析

根据汽轮发电机发生转子匝间短路时其电磁特性和相关电气量的变化特征,采用有限元法对汽轮发电机转子匝间短路故障进行研究。运用有限元程序对汽轮发电机电磁场进行了仿真计算,得到了汽轮发电机正常情况下以及不同程度、不同位置转子绕组匝间短路时的电磁场分布图。对故障前后气隙磁密及谐波进行了比较分析,找出了故障特征,从而为进一步分析转子绕组匝间短路故障奠定了基础。     

永磁同步电机场路结合设计计算

提出了一种永磁同步电机电磁场与磁路相结合的计算方法,利用电磁场有限元分析法计算一定负载下交轴和直轴的电枢反应电抗及负载励磁电动势,利用磁路法中计算公式对该负载下定子绕组的漏抗和电阻进行计算,根据同步电机的矢量图计算出该负载下电机参数。样机试验结果证明该计算方法的正确性。     

CFD数值仿真在高速列车设计中的应用

高速列车的空气动力特性不仅关系到列车牵引效率,而且还影响旅客乘坐舒适性和列车运行安全性。本文介绍CFD数值仿真在高速列车设计中的应用:采用Airpak软件对列车空调通风系统进行数值仿真,采用Fluent软件对列车水箱中水的晃动问题、列车外流场以及二维流线型列车模型的远场气动噪声进行数值仿真。对空调通风系统的仿真结果与实验研究进行对比,计算与试验的良好一致性说明采用的CFD模型是可靠的;水箱晃动计算的压力波提供的水箱壁屈曲分析与实际情况基本吻合。