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基于偏心槽对芯片结构涡流效应的设计策略

电器工业 2024年第3期 45-48,60页

作者：邱永松惠州城市职业学院

现行的霍尔传感器是将一块闭合的金属芯片封装而成,在交变的磁场作用下金属基板会产生涡流磁场,随着频繁的开关和输出电流频繁变换,将使霍尔芯片受到的实际磁场因涡电流产生的磁场相抵消而有所减少,导致电压输出误差较大以及响应时间较... 详细信息

现行的霍尔传感器是将一块闭合的金属芯片封装而成,在交变的磁场作用下金属基板会产生涡流磁场,随着频繁的开关和输出电流频繁变换,将使霍尔芯片受到的实际磁场因涡电流产生的磁场相抵消而有所减少,导致电压输出误差较大以及响应时间较慢,针对现有市面上的霍尔传感器封装结构中的芯片易产生涡电流效应,导致芯片输出电压值误差较大和输出电压响应时间较慢的问题,研究提出一种基于偏心槽的霍尔传感器芯片封装结构设计,通过磁场仿真软件分析和di/dt设备对比测试,验证了本新型封装结构相比现有封装结构能有效抑制和降低芯片涡电流效应、降低电压输出误差和响应时间、提高霍尔传感器的带宽及技术性能。

关键词：芯片封装偏心槽涡流效应电流传感器带宽可靠性

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连续放电下涡流效应对脉冲电感线圈温升的影响

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电工电能新技术 2023年第5期42卷 47-56页

作者：祝明智张亚东胡元潮山东理工大学电气与电子工程学院山东淄博255000 武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072

脉冲电感线圈可产生脉冲强磁场,可应用于电磁发射、电磁成型、脉冲功率电源等多个领域。线圈通过脉冲大电流,在产生强磁场的同时,由于焦耳热温度会急剧升高,温度过高可能会使线圈发生结构损坏。考虑涡流效应单次放电时电流会集中在导体... 详细信息

脉冲电感线圈可产生脉冲强磁场,可应用于电磁发射、电磁成型、脉冲功率电源等多个领域。线圈通过脉冲大电流,在产生强磁场的同时,由于焦耳热温度会急剧升高,温度过高可能会使线圈发生结构损坏。考虑涡流效应单次放电时电流会集中在导体外表薄层,从而使得局部电阻和温升增高,连续放电时由于线圈存在散热过程,导线温度会重新分布,是否还需要考虑涡流效应对线圈温升的影响,目前没有相关分析。因此,本文针对连续放电下涡流效应对脉冲电感线圈温升的影响,建立了二维电感线圈电磁-热多物理场瞬态耦合传热模型。首先,计算了绝热条件下的导线温升,与理论公式所得导线温升进行对比,验证了仿真所建模型的准确性;然后分析了单次放电时考虑涡流效应与加载均匀电流时电感线圈电流密度以及温升的分布特点,对比了两种加载方式下线圈不同时刻的温升差异;最后对连续放电条件下两种加载方式的线圈温升进行了对比分析,结果表明:1 ms电流峰值时刻考虑涡流效应的线圈存在严重的集肤效应,导线外表面温升最高,20 ms时刻由于温度的累积效应以及导线热传递作用,导线各匝温度分布均匀,与加载均匀电流的导线温升一致;六次放电后,放电间隔分别为6 s与50 s时,考虑涡流比未考虑涡流的导线最高温度分别高0.94℃和0.44℃,误差分别为0.69%和0.34%,说明涡流效应在连续放电时对线圈温升影响较小。

关键词：脉冲电感线圈有限元仿真涡流效应连续放电热分析

基于电涡流效应的钢质体应变实时检测技术研究

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中国安全生产科学技术 2023年第2期19卷 224-230页

作者：季舒安金卫良金英林正王森李青中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018 浙江省特种设备科学研究院浙江杭州310020

为避免特种设备中的钢质体结构因交变载荷过大而产生应变,从而造成局部区域应力集中、降低钢质体强度和承压能力,提出1种利用涡流效应评价钢质体应变状态方法,并研制出由涡流探头和信号处理系统组成的应变检测装置。利用万能拉伸机对Q23... 详细信息

为避免特种设备中的钢质体结构因交变载荷过大而产生应变,从而造成局部区域应力集中、降低钢质体强度和承压能力,提出1种利用涡流效应评价钢质体应变状态方法,并研制出由涡流探头和信号处理系统组成的应变检测装置。利用万能拉伸机对Q235钢试件进行拉伸应变实验,分析电压有效值、拉力值随采样时间的变化规律,进而得到相关线性方程。研究结果表明:该装置能够敏感检测出钢质体不同应变阶段,且在弹性阶段内可通过直线拟合方程定量检测应变量。因此,可有效预防因应变过大而造成的钢质体结构失效,从而避免特种设备危险事故发生,一定程度上保护人们生命及财产安全。

关键词：应变检测涡流传感器涡流效应钢质体

中低速磁浮列车电磁铁涡流效应及悬浮力补偿方法研究

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中低速磁浮列车电磁铁涡流效应及悬浮力补偿方法研究

作者：吴谦西南交通大学

学位级别：硕士

从上世纪80年代开始到现在,我国的磁浮技术已经取得了丰富的成果。中低速磁浮列车因其在市域交通的特有优势,近几年正在快速发展。目前,中低速磁浮技术已经较为成熟,但由于其极大的市场需求,技术工程化应用仍在推进中。本文以悬浮电磁... 详细信息

从上世纪80年代开始到现在,我国的磁浮技术已经取得了丰富的成果。中低速磁浮列车因其在市域交通的特有优势,近几年正在快速发展。目前,中低速磁浮技术已经较为成熟,但由于其极大的市场需求,技术工程化应用仍在推进中。本文以悬浮电磁铁为研究对象,通过理论分析与仿真相结合的方法,分析了电磁铁的静、动态的电磁性能以及涡流效应对其影响。在工程应用中,由于电磁铁悬浮力会随着速度的提高而降低,所以需要寻求补偿方法以满足列车提速需求,本文分析并对比了三种悬浮力补偿方法的补偿效果。首先,论文介绍了电磁场的基本理论以及分析方法,通过解析法得出电磁铁在静态时的电磁力,根据钢轨的涡流效应及其特点,计算了考虑钢轨涡流影响的电磁铁瞬态电磁力,分析了气隙磁密以及悬浮力随速度变化的关系。其次,利用Maxwell有限元仿真软件分别计算了单个电磁铁以及含多个电磁铁的电磁铁模块的磁场分布、气隙磁密以及悬浮力大小,分析了涡流效应对电磁铁的影响,以及悬浮力与速度的关系。最后,研究分析了三种方法对电磁铁悬浮力进行补偿。第一种方法是将模块头部电磁铁长度增加,第二种方法是在列车头部增加一个与头部两个主电磁铁串联的补偿电磁铁,第三种方法是将轨道改为叠片结构。通过理论计算和仿真分析进行验证,结果表明三种方法均可使电磁铁悬浮力满足列车在200km/h下稳定运行的需求。同时对三种方法进行了对比,分析了它们在实际应用中的优缺点。

关键词：中低速磁浮涡流效应电磁铁悬浮力

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轨道交通牵引变流器涡流效应分析

电力电子技术 2023年第6期57卷 25-27页

作者：裴冰沈培富苑伟华中车永济电机有限公司山西永济044500

当机车牵引变流器满功率或接近满功率负载运行时,由于变流装置局部有穿墙套管和铜排,会垂直穿过碳钢板柜体,造成此处形成交流可变且较大的电流,该电流形成涡流效应,引起附近导体的导磁材料发热,甚至烧损。在对涡流效应导致导磁材料发热... 详细信息

当机车牵引变流器满功率或接近满功率负载运行时,由于变流装置局部有穿墙套管和铜排,会垂直穿过碳钢板柜体,造成此处形成交流可变且较大的电流,该电流形成涡流效应,引起附近导体的导磁材料发热,甚至烧损。在对涡流效应导致导磁材料发热原因分析的基础上,此处提出通过优化穿墙套管和铜排位置,及增加绝缘板的方式,降低涡流效应的影响。经过仿真及地面试验验证,该方法可有效降低涡流效应引起的部件过热。

关键词：变流器涡流效应过热

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涡流效应影响高速运动钢管磁化的仿真研究

机械工程学报 2013年第22期49卷 41-45页

作者：伍剑波康宜华孙燕华冯搏华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074

根据楞次定律,在高速漏磁检测过程中钢管与轴向磁化线圈发生轴向相对运动时将产生涡流效应。涡流磁场与原磁化场叠加后影响钢管磁化状态,最终影响到高速漏磁检测结果的一致性。为分析高速漏磁检测中涡流效应对钢管全长磁化的影响,将原... 详细信息

根据楞次定律,在高速漏磁检测过程中钢管与轴向磁化线圈发生轴向相对运动时将产生涡流效应。涡流磁场与原磁化场叠加后影响钢管磁化状态,最终影响到高速漏磁检测结果的一致性。为分析高速漏磁检测中涡流效应对钢管全长磁化的影响,将原磁化场矢量分解轴向分量和径向分量并根据楞次定律建立钢管内部涡流分布方程,并获得感应涡流磁场在钢管中的空间分布。分析涡流磁场叠加于原磁化场之后对管头、管体和管尾处磁化状态的影响,发现管头涡流磁场与原磁化场方向相反,涡流效应具有抑制钢管磁化作用;管尾处两者方向相同,涡流效应具有增强磁化作用;涡流效应对管体磁化基本没有影响。通过有限元法分析钢管运行速度与涡流密度的关系,并进一步研究涡流效应对钢管管头、管体和管尾磁化状态的影响,为钢管全长一致性评价提供参考依据。

关键词：钢管高速漏磁检测涡流效应磁化一致性

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涡流效应对磁轴承参数设计的影响及优化设计

电机与控制学报 2012年第9期16卷 67-77页

作者：张维煜朱熀秋江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013

实心结构的转子旋转时,产生的附加磁场(涡流场)会使转子的运动状态显著不同于静止悬浮,可见依赖于静态工作点的磁轴承参数设计精确性不高,因此需要考虑涡流效应对参数设计的影响。利用有限元仿真软件估算了磁轴承设计中的关键参数受涡... 详细信息

实心结构的转子旋转时,产生的附加磁场(涡流场)会使转子的运动状态显著不同于静止悬浮,可见依赖于静态工作点的磁轴承参数设计精确性不高,因此需要考虑涡流效应对参数设计的影响。利用有限元仿真软件估算了磁轴承设计中的关键参数受涡流效应影响的变化情况,并通过对比气隙磁通密度的实测值与有限元仿真值,验证了所建立有限元模型的正确性。在此基础上还提出了一种优化方案,并通过优化实例的仿真结果验证了该设计方法的合理性和设计结果的正确性。因此,分析涡流效应对交流主动磁轴承参数设计的影响并提出的简单精确的优化方案对采用实心转子的交流主动磁轴承参数设计具有重要的参考价值。

关键词：主动磁轴承交流参数设计涡流效应优化设计

基于多物理场仿真的电磁轨道炮涡流效应及其影响因素分析

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基于多物理场仿真的电磁轨道炮涡流效应及其影响因素分析

作者：李艳召南京理工大学

学位级别：硕士

电磁轨道炮以其发射初速高、动能大且能源简易等显著优势而备受各国军方青睐。电磁轨道炮采用脉冲电流作为激励,不仅轨道上存在趋肤效应,且轨道之间、轨道与金属管身之间也存在邻近效应,这些涡流效应会对电磁轨道炮的发射性能产生影响... 详细信息

电磁轨道炮以其发射初速高、动能大且能源简易等显著优势而备受各国军方青睐。电磁轨道炮采用脉冲电流作为激励,不仅轨道上存在趋肤效应,且轨道之间、轨道与金属管身之间也存在邻近效应,这些涡流效应会对电磁轨道炮的发射性能产生影响。然而,目前众多对于电磁轨道炮发射性能的仿真研究,往往很少考虑轨道和管身之间的邻近效应,因此在综合考虑轨道上的趋肤效应、轨道之间的邻近效应和轨道与管身之间的邻近效应等涡流效应的基础上,对电磁轨道炮进行多物理场耦合仿真研究是十分有必要的。基于此,论文研究了电磁轨道炮中所存在的涡流效应和涡流效应对电磁轨道炮发射性能的影响,并在考虑涡流效应的基础上,重点研究了脉冲电流波形和电磁轨道炮身管的各参数对电磁轨道炮发射性能的影响。首先,论文阐述了趋肤效应和邻近效应的物理学原理,通过理论计算和数值模拟分析了趋肤效应及其影响因素,通过电磁场仿真展现了轨道之间和管身与轨道之间的邻近效应,并建立了双轨左轨通交变电流、双轨通同向交变电流和双轨通反向交变电流三种模型,以电流密度和实际趋肤深度为关注点,通过数值模拟分析了邻近效应的影响因素。其次,建立了玻璃纤维管身和不锈钢金属管身两种不同管身的电磁轨道炮三维模型,基于Ansys Workbench平台进行电磁热耦合仿真,分析了涡流效应对轨道炮电磁场、温度场、身管受力和发射动能的影响,并将仿真结果与前人的实验结果进行了比对,佐证了仿真的正确性。结果表明:轨道与管身之间的邻近效应导致金属管身感应出涡流,降低了轨道上电流密度的集中,降低了轨道上的温升,削弱了电枢推进力和轨道间斥力,降低了发射速度、发射动能和发射效率。再次,建立了脉冲电流的梯形波形模型和总能量不变的波形控制方程,考虑涡流效应对电磁轨道炮三维模型进行了仿真,分析了脉冲电流波形对电磁轨道炮涡流效应的影响,并以提高发射动能为目标,对馈入轨道炮能量不变的脉冲电流波形进行了优化分析。结果表明:馈入能量不变的情况下,降低上升段斜率可以抑制涡流效应,增大发射动能和发射效率;平顶段长度要适宜,过长将使下降段的涡流效应增强,发射动能降低;脉冲电流的幅值要适宜,过高或者过低会导致发射动能降低,对发射不利。最后,在考虑涡流效应的基础上,通过控制变量法分析了管身材料属性和身管结构尺寸等参数对于电磁轨道炮的发射动能和发射效率的影响。结果表明:降低管身电导率、增大管身磁导率、减小管身厚度、增大轨道与管身间距、减小轨道圆心角、减小轨道厚度、增大轨道炮口径都有助于增大轨道炮的发射动能和发射效率。

关键词：电磁轨道炮涡流效应脉冲电流身管发射动能

考虑涡流效应的端部悬浮系统建模与控制器优化设计

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同济大学学报（自然科学版） 2021年第12期49卷 1652-1659页

作者：翟明达龙志强李晓龙丁菁芳张博国防科技大学智能科学学院湖南长沙410073

通过分析涡流效应原理并利用有限元法对端部悬浮电磁场进行数值仿真,获取了涡流效应对端部悬浮电磁铁悬浮力影响的关键因素,并建立了考虑涡流效应的端部悬浮系统模型。针对列车运行过程中悬浮系统的动态特性,提出了一种不改变现有标称... 详细信息

通过分析涡流效应原理并利用有限元法对端部悬浮电磁场进行数值仿真,获取了涡流效应对端部悬浮电磁铁悬浮力影响的关键因素,并建立了考虑涡流效应的端部悬浮系统模型。针对列车运行过程中悬浮系统的动态特性,提出了一种不改变现有标称控制器结构的参数优化算法。优化后的控制器已成功应用于长沙磁浮快线,实际运行数据表明端部悬浮系统的鲁棒性和抗干扰能力得到了显著提升。

关键词：中低速磁浮列车端部悬浮系统涡流效应参数优化鲁棒性