一种新型水下自主航行器无线充电系统耦合器

耦合器是水下自主航行器无线充电系统的关键部件之一,耦合系数和互感是耦合器的核心指标,提高耦合系数和互感的大小及稳定性,以增强耦合器传能水平和抗偏移性能是耦合器设计的关键。本文在分析ε形和环形磁耦合装置基础上,提出了一种优化后的无线充电系统耦合器结构。该型耦合器发射侧采用双D发射线圈,接收侧采用疏松线圈绕制的Π型磁芯,与现有结构相比,该结构通过减小气隙、增大导磁面积,提高了耦合能力,仿真结果表明,在轴向偏移±30 mm下耦合系数变化量约为0.13,在角度偏移±10°度下耦合系数变化量约为0.1,证明该型耦合器具有较高的抗偏移性能。     

电磁斥力机构中线圈外半径与轴向厚度之比的最优范围

本文采用科学计算软件MAPLE编程对电磁斥力机构中线圈与斥力盘的电磁耦合系数进行计算,并分析了在不同线圈外半径与轴向厚度之比的情况下电磁耦合系数的变化趋势,得出了线圈外半径与轴向厚度之比设计为9～12比较合适的结论,对电磁斥力机构的设计有一定的参考意义。     

大功率船用无线充电系统及其关键设备设计

为解决有线充电存在的问题,提高运营安全性、减少维护成本,在分析船舶充电作业的特点、原理和技术需求的基础上,选择大功率无线充电系统,并介绍其关键设备松散耦合变压器的优化设计过程,并对线圈每层的结构、材料、散热、线圈绕法等多方面综合计算。通过计算机仿真计算,模拟线圈发生平面X轴、Y轴向偏移时耦合系数的变化情况。仿真结果显示,通过优化设计副边双绕组与原边绕组耦合性能互补,极大提高耦合系数。根据仿真结果,给出上海某客渡船无线充电系统船端设备的设计方案,并结合具体应用场景,设计1.2MW无线充电系统方案。     

金属转轴无线感应供电系统传输功率分析与结构优化

金属转轴扭矩、功率和形变等参数的在线检测在船舶等领域具有广泛的工程应用背景,对旋转机构的供电问题是影响检测可靠性和实用性的关键。传统的滑环和电池供电方式存在可靠性和寿命上的局限性。本文设计了一种用于金属转轴的侧置式感应供电系统,建立了磁场耦合单元的有限元分析模型,分析了互感耦合参数对系统传输功率和效率的影响,得出了在不同谐振拓扑结构下以最大传输功率为目标的最佳互感耦合参数,包括最佳的原副边线圈电感值及其比例等等关系,以及金属转轴与磁芯间距离。进一步分析了通过磁屏蔽技术和改进原边线圈绕制方式来提高金属转轴感应供电系统能量传输效率的可行性。最后通过实验验证了本文设计和分析方法的准确性和有效性。     

智能化断路器永磁操动机构的设计

本文从断路器设计参数入手,详细提出了智能化断路器的一种永磁机构的结构及工作原理,从永磁材料的选择、触头压力的确定、磁路计算、永磁体及线圈参数计算等方面详细阐述了永磁机构的设计方法。     

直流5kA电磁斥力驱动式高速触头操动机构动作可靠性的优化设计

额定大电流的电磁斥力驱动式触头操动机构难以实现工程化,论文从减小电磁斥力、增强材料强度、提高机构工程可实现性等方面考虑,提出了增大驱动电容减小预充电压、斥力线圈放电回路中串联电感、优化斥力线圈结构参数以及采用电导率较小、相对磁导率较大的钢材作为斥力线圈支撑板等的优化方案。仿真和试验数据表明:在斥力线圈放电回路中串联电感,不仅保证了驱动电容的体积尽可能小,有利于工程应用,也极大地降低了脉冲斥力对机构的机械冲击,提高了机构的动作可靠性,有效地延长了其机械寿命。     

磁耦合谐振式WPT系统传输特性影响因素研究

文章对磁耦合谐振式WPT系统传输特性的影响因素开展了研究与分析,分析了基于SS结构的磁耦合谐振式WPT系统的传输效率模型,基于此模型研究了品质因数对系统传输特性的影响;分别研究了趋肤效应与线圈结构对传输特性的影响,并根据趋肤深度公式分析了多芯情况下的线圈品质因数计算公式,研究结果表明:传输效率与品质因数成正比,且品质因数随着导线芯数的增加而增加;圆柱型螺线管构型具有传输距离远与传输方向性好等优点,更适用于磁耦合谐振式WPT。最后搭建了实验平台,验证了理论分析的正确性。     

TLP平台系泊运动响应敏感性分析

水平偏移是TLP平台系泊系统运动响应分析的重要内容之一。在上部组块及海洋设计条件不变的前提下,给出影响TLP平台偏移运动性能的敏感性因素,并制定10种分析方案;采用频域三维势流理论进行水动力分析,并进行在位生存状态下频域系泊耦合运动分析;总偏移由静态偏移及动态偏移构成,各个敏感性因素对水平偏移影响为：船型因素对水平总偏移是由多种因素构成;增加预张力可减少水平偏移;NPD风谱计算偏移量大于API风谱;采用JONSWAP与 PM波浪谱偏移结果相同;张力筋键材质对偏移影响不大;本研究为设计研究TLP提供参考。     

双边LCCL无线电能传输系统参数设计方法研究

本文分析了感应式无线电能传输(ICPT)技术中双边LCCL谐振网络的特性及工作原理,基于此原理提出了一种结合Ansoft 16.0软件的双边LCCL谐振网络的参数设计方法,该方法在分析中利用单匝线圈代替实际应用中的多匝线圈,简化了设计流程。利用此方法可实现发射线圈电流在特定频率点的恒定输出,形成稳定交变磁场,不受负载和耦合系数的影响。提出一种通过调节初级侧补偿电容实现零电压开通(ZVS)的方法。设计了一台10kW无线电能传输样机,验证了所提特性和参数计算方法的可行性和正确性。     

新型高速触头操动机构的设计及实验分析

设计了一种基于电磁斥力机构和单线圈双稳态永磁操动机构的新型高速触头操动机构,研制了原理样机,运用Ansoft有限元仿真软件对电磁斥力机构进行了建模仿真,实验结果表明该触头操动机构能够在分断动作信号发出约200μs后使动、静触头分离,触头开距为16mm。     

磁感应耦合式无线电能传输系统效率分析及控制策略研究

磁感应耦合无线电能传输是无线电能传输方式的一种,该技术日趋成熟,已经被应用于许多行业,如电动汽车、电子产品、医疗设备、工业设备等行业。介绍了几种传统的无线电能传输方式的工作原理,并对比了这几种传输方式的优缺点。介绍了松耦合变压器的结构,并分析了不同补偿方式下,单补偿网络与双补偿网络拓扑的优缺点,进而确定试验中原、副边均采用串联补偿电容的拓扑结构。考虑变压器线圈内阻,计算谐振网络传输功率和效率与松耦合变压器互感值和系统工作频率之间的变化关系,再根据变化规律选择合适的工作频率和变压器互感值。对系统进行化简建模分析,搭建系统仿真模型,通过仿真验证了整个系统设计的可行性。     

一种基于MOSFET开关的直流快速接触器驱动电路分析与计算

本文介绍了基于MOSFET开关的直流快速接触器驱动电路，通过Matlab对不同拓扑结构的MOSFET开关导通时序和线圈电流进行仿真，提出了一种具有导通MOSFET开关管和续流MOSFET开关管双管拓扑结构的接触器线圈驱动电路，仿真分析表明该驱动电路可降低接触器线圈续流时间，提高接触器开断速度。     

对摆动件—仿心件凸轮机构的研究

该文利用高副低手段和解析方法确定摆动件－偏心轮凸轮机运动规律,对运动线圈进行了分析,并指出凸轮机构基本结构参数变化对运动参数的影响。     

基于Maxwell的串联双线圈电磁机构动态仿真

该直流接触器主要应用于电力机车牵引供电系统充电回路,为了满足高寿命的要求,其电磁机构采用串联双线圈设计。本文运用电磁场分析软件Maxwell对其电磁机构建立了动态特性仿真模型。仿真模型充分考虑了串联双线圈的自感、互感及动铁芯所受负载反力对机构动态特性的影响,通过试验测量了该直流接触器电磁机构的电流时间曲线及机械动作特性。试验结果表明,该直流接触器电磁机构的动态特性试验结果与仿真结果相吻合,其性能指标能满足该接触器的设计要求。该仿真方法为直流接触器电磁机构的设计和优化提供了一条有效的途径。     

安导元整距变极法

介绍以“安导元”为基础的变极电机设计方法。用这种方法设计的变极电机线圈，无论变极前后都等效于整距线圈。首先叙述“安导元”整距变极的原理，然后给出了设计方法，并以8／2变极为例说明之。     

基于钻井液上返流动作用下的隔水管动力学行为研究

本文对钻井隔水管在海洋环境载荷和钻井液上返流动耦合作用下的动力学行为特征进行了研究。通过能量法结合Hamilton原理建立了隔水管动力学模型，并引入弯曲梁单元的Hermite三次插值函数作为形函数对动力学模型进行离散，以此建立耦合作用下隔水管系统的有限元模型。在此基础上，在时域内通过Newmark积分法对隔水管系统的动力学响应进行数值求解，在频域内对隔水管系统的动力学特性进行模态分析，并进一步探讨钻井液参数对隔水管系统动力学行为的影响。通过数值模拟结果的对比发现：钻井液上返流速越大，隔水管的横向偏移越大，但其对隔水管的弯曲应力和固有频率影响不大；钻井液密度越大，隔水管的固有频率会增大，但其横向偏移会受到抑制。     

船舶结构的建模及水下振动和辐射噪声的FEM/BEM计算

船舶动力系统的振动通过壳板向水下辐射噪声的预报一直是非常关键的问题。船舶的声学设计应建立在全船结构声一体化的前提下，本文基于船体与周围声学流体介质的耦合作用，建立了带有浮筏结构的动力装置的整个双层壳体船舶的FEM／BEM数学模型。在理论分析的基础上，利用有限元软件ANSYS建立了水下船舶结构的振动和声场耦合的模型，首先计算在模拟发动机的激励下船舶壳板的振动，并利用边界元软件SYSNOISE，对轻外壳面上的声强进行预报，本文的方法为解决大型复杂结构的耦合声振预报提供了一个典型的实例。     

采用偏移桨传动提高船舶推进效率的研究

本文就船舶采用偏移桨传动提高推进效率的各方案作了分析，并对有关船舶采用偏移桨传动的设计要点作了说明。     

大型船舶上层建筑-主船体剪切耦合方法研究

对于大型客船、豪华邮轮等船舶，上层建筑参与总纵弯曲的程度较大，主船体与上层建筑之间的作用关系非常复杂。探究大型船舶上层建筑-主船体间的各向耦合关系对于改善大型船舶的力学性能、结构安全等具有十分重要的意义。本文基于双梁理论和耦合梁理论，重点研究上层建筑-转换层-主船体之间的纵向剪切耦合关系，提出一种适用于带有大型上建船体结构的简化耦合梁方法。通过建立耦合梁结构的控制方程，获得上建与主船体间的弯矩-曲率关系、剪切耦合关系以及耦合刚度-极限剪切位移之间的关系，从而有效表征大型上建与主船体间的相互作用。经实例分析，验证了该耦合梁方法的准确性和有效性，可以为带有大型上层建筑船舶的极限强度研究、设计优化等提供有益参考。     

基于HFSS和无线充电的线圈天线设计

本文基于无线充电,通过基于有限元法的电磁仿真软件(HFSS)对线圈天线进行3D建模。在二端口网络分析法的基础上,建立谐振式无线充电的等效电路模型,求解出系统最大传输效率时的表达式。基于以上方法,研究本文设计的线圈天线传输特性,包括线圈天线的S参数、驻波比、充电效率和3D电磁场分布图,得出线圈天线在中心频率2.8 GHz处发生谐振,输入回波损耗最小,为–29.11 d B,且充电效率可达到84.15%。此外,线圈天线具有成本低、结构简单等优势,因此该设计对无线充电的研究有很好的借鉴作用。