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线性涡流制动电磁铁温升特性

中国铁道科学 2022年第5期43卷 94-101页

作者：高立群丁福焰王立宁王立超王可中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081 北京纵横机电科技有限公司技术中心北京100094

为研究不同励磁电流下电磁铁各部分的温度分布及其随时间的变化关系,利用Flux软件建立某线性涡流制动电磁铁电磁-热-流-固耦合有限元模型,其中电磁铁与空气接触面的传热不采用添加简化、单一的对流换热系数方式,而采用固流体耦合方式模... 详细信息

为研究不同励磁电流下电磁铁各部分的温度分布及其随时间的变化关系,利用Flux软件建立某线性涡流制动电磁铁电磁-热-流-固耦合有限元模型,其中电磁铁与空气接触面的传热不采用添加简化、单一的对流换热系数方式,而采用固流体耦合方式模拟。通过涡流制动电磁铁试验台对电磁铁进行温升试验,分析电磁铁各零件的温升随时间的变化关系,并与仿真结果进行对比。结果表明:电磁-热-流-固耦合有限元模型可准确模拟涡流制动电磁铁各部分的温升特性;励磁电流越大,电磁线圈温升越快,达到温度限值的时间越短,越不利于电磁铁散热;传热过程中,材料的导热能力与零件之间的接触热阻对电磁铁散热影响很大;采用固流体耦合传热计算方式,可模拟电磁铁表面的温度分布,更接近实际情况。

关键词：线性涡流制动电磁铁温升仿真温升试验高速列车

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考虑电流振铃特性的悬浮电磁铁等效电路模型

西南交通大学学报 2022年第3期57卷 588-596页

作者：梁达张昆仑肖嵩西南交通大学磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室四川成都611756 西南交通大学电气工程学院四川成都611756

电磁悬浮型(electromagnetic suspension,EMS)磁浮列车通过悬浮斩波器调节悬浮电磁铁电流,进而控制悬浮力,使车体稳定悬浮.悬浮斩波器驱动悬浮电磁铁过程中所产生的电流振铃会增加开关损耗,造成电磁干扰(electromagneticinterference,EM... 详细信息

电磁悬浮型(electromagnetic suspension,EMS)磁浮列车通过悬浮斩波器调节悬浮电磁铁电流,进而控制悬浮力,使车体稳定悬浮.悬浮斩波器驱动悬浮电磁铁过程中所产生的电流振铃会增加开关损耗,造成电磁干扰(electromagneticinterference,EMI),甚至影响悬浮控制效果.研究悬浮电磁铁电流振铃的产生机理,能为其抑制措施的设计予以指导.为此,提出了一种考虑电流振铃特性的悬浮电磁铁等效电路模型.首先,用策动点函数法推导了悬浮电磁铁导抗函数的一般形式,并结合悬浮电磁铁电流的单位阶跃响应特性确定了其导抗函数的最简表达式以及对应的等效电路模型;接着,用判别式法和仿真法分析了不同电路参数对电流振铃特性的影响;最后,比较了同一悬浮电磁铁电流振铃的仿真和实验波形.结果表明:在所给参数条件下,实验所得悬浮电磁铁电流纹波幅值、振铃峰峰值和振铃频率分别比仿真结果小9.7%、20%和11%;此外,仿真的电流振铃衰减时间约为1μs,与实验结果接近;仿真和实验所得悬浮电磁铁电流振铃的幅值、频率和衰减特性均能较好吻合,证明了所提电路模型的正确性.

关键词：电磁悬浮斩波器电磁铁电流振铃策动点函数法等效电路

均匀设计法在高压开关操动电磁铁动态性能优化设计中的应用

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高压电器 2022年第5期58卷 195-201页

作者：薛宏图胡标应英库柏(宁波)电气有限公司浙江宁波315300

操动电磁铁是高压开关电动操作的关键驱动元件,一般通过二次回路辅助开关切断电磁铁控制回路,而为了确保辅助开关具有更长的运行寿命,操动电磁铁的额定电流应尽可能小,即其线圈的直流电阻应尽可能大。文中通过对高压开关电磁铁特性的研... 详细信息

操动电磁铁是高压开关电动操作的关键驱动元件,一般通过二次回路辅助开关切断电磁铁控制回路,而为了确保辅助开关具有更长的运行寿命,操动电磁铁的额定电流应尽可能小,即其线圈的直流电阻应尽可能大。文中通过对高压开关电磁铁特性的研究,建立了能较好解释实况的动态仿真模型,并提出一种基于均匀设计法的电磁铁优化方法:耦合各关键设计参数变量,得到在指定电压下能够成功脱扣高压开关的电磁铁线圈电阻的回归模型,并对其进行最优化计算,得到电磁铁的设计参数。通过对回归拟合结果、仿真结果和样品试验结果的比较,得出回归拟合模型和仿真模型间存在4.3%的误差,仿真模型和样品试验间存在10.2%的误差,这两个误差数值较小,说明了该方法在工程设计应用中具有一定的适用性。

关键词：电磁铁动态性能均匀设计回归模型高压开关

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电磁铁

少年电脑世界 2015年第9期 7-9页

作者：韩玉明枣庄市市中区文化路小学

磁悬浮列车利用电磁力克服地球引力，使列车在轨道上悬浮，并利用磁力来推动列车前进。与普通轮轨列车相比，磁悬浮列车具有噪声低、振动小等优点，是舒适、安全、快捷、环保的绿色轨道交通工具。磁悬浮列车的基本原理很简单，就是利用... 详细信息

磁悬浮列车利用电磁力克服地球引力，使列车在轨道上悬浮，并利用磁力来推动列车前进。与普通轮轨列车相比，磁悬浮列车具有噪声低、振动小等优点，是舒适、安全、快捷、环保的绿色轨道交通工具。磁悬浮列车的基本原理很简单，就是利用“同性相斥”的电磁原理，让列车与轨道相互排斥，使列车浮在空中（一般离地1厘米）。

关键词：电磁铁磁悬浮列车轮轨列车交通工具电磁力利用轨道原理

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电磁铁电磁超声测厚系统励磁技术研究

电磁铁电磁超声测厚系统励磁技术研究

作者：周博文沈阳工业大学

学位级别：硕士

金属板材广泛应用于石油化工、高铁、航空航天、国防等各个领域,是人类社会发展与进步最为重要的工业基础原材料。其厚度是衡量质量优劣的重要评价参数,因此对金属板材在生产及其应用过程中的厚度参数检测具有重要的研究意义和市场应用... 详细信息

金属板材广泛应用于石油化工、高铁、航空航天、国防等各个领域,是人类社会发展与进步最为重要的工业基础原材料。其厚度是衡量质量优劣的重要评价参数,因此对金属板材在生产及其应用过程中的厚度参数检测具有重要的研究意义和市场应用价值。新兴电磁超声测厚技术因其具有非接触、无需耦合剂、适用于各种复杂环境等优点应用广泛。声换能器是电磁超声测厚的技术核心,其偏置磁场采用电磁铁形式,因具有激发磁场强、磁铁尺寸小、可移动性好等优势成为该技术领域的研究热点。论文基于电磁铁电磁超声测厚换能机理分析,研究以电磁铁为偏置磁场的换能器设计,实现金属板材电磁铁电磁超声测厚。论文分析了电磁超声的体波激发与传播机理、厚度测量方式方法及电磁铁电磁超声换能工作原理等,建立了以电磁铁为偏置磁场的PE-EMAT多物理场换能机理模型。通过采用COMSOL有限元分析软件对磁场和声场的工作过程进行了仿真研究,针对电磁铁尺寸、提离距离、换能器线圈线径、线圈匝数、电磁铁激励方式及材料属性等参数影响因素,对比分析了各变化参数与物理耦合层磁感应强度之间的关系及不同激励方式下对超声波动位移的影响作用。论文设计了电磁铁电磁超声测厚系统,主要包含电磁铁电磁超声测厚换能器、电磁铁励磁电路、电磁超声发射电路和接收电路等。通过搭建电磁铁电磁超声测厚实验平台进行钢板测厚,对比分析了电磁铁励磁参数的幅值、占空比、频率、极性等多种参数变化对测厚回波信号强度及精度的影响。采用了小波阈值去噪处理方法和希尔伯特变换法,对测厚回波信号进行了包络及峰值点信息的提取,实现了电磁铁电磁超声对测量厚度值的数据处理与获取。实验结果表明:电磁铁励磁源单极性电压值范围10V—100V时,电压幅值与测厚精度成正比;占空比范围30%—70%时,占空比与测厚精度成正比;激励频率范围1Hz—1KHz时,激励频率对测厚精度无影响;电压峰峰值为50V时,单极性电压比双极性电压测厚精度高。

关键词：电磁超声测厚电磁铁励磁方式有限元分析回波信号处理

基于联合仿真的断路器合闸电磁铁的动态特性研究

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电气工程学报 2023年第1期18卷 104-110页

作者：孙雷强庄劲武王冲孙宇鹏马文骄海军工程大学电气工程学院武汉430033 北部战区海军保障部青岛266000 北部战区海军92020部队青岛266000

新设计的船用直流断路器合闸装置,必须满足形体小巧、动作快速、静态保持稳定可靠的要求。选用电磁铁和脱扣架等联合动作的合闸装置设计方案,并对其动作特性进行了研究。建立了合闸装置的电磁力和机械运动数学方程;构建了核心部件电磁... 详细信息

新设计的船用直流断路器合闸装置,必须满足形体小巧、动作快速、静态保持稳定可靠的要求。选用电磁铁和脱扣架等联合动作的合闸装置设计方案,并对其动作特性进行了研究。建立了合闸装置的电磁力和机械运动数学方程;构建了核心部件电磁铁的有限元仿真模型,仿真分析了电、磁、力、位移、速度的变化情况;并以此为输入条件,建立了结构强度最低的脱扣架ANSYS联合仿真模型,验证了合闸过程中其结构应力小于VonMises屈服极限,对比分析了仿真与样机试验的电流和位移数据。结果表明,当电源为交流220 V 50 Hz全波整流时,合闸装置可在19.6 ms内完成6 mm行程,验证了仿真结果的正确性。创新之处是设计了一套结构小巧、简单实用的锁脱扣机械装置,工程应用结果表明其性能可靠。新方案为船用直流断路器合闸装置的设计提供了参考。

关键词：电磁铁有限元仿真 ANSYS仿真结构应力动态特性

基于电磁铁复合线圈的磁浮车悬浮间隙检测方法

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仪器仪表学报 2024年第3期45卷 35-44页

作者：靖永志刘沁宇贾兴科倪胜杨亮涛磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室成都611756 西南交通大学电气工程学院成都611756 西南交通大学唐山研究院唐山063000

针对传统电涡流传感器体积大、无法直接测量真实电磁间隙等问题,提出了一种基于电磁铁复合线圈的磁浮车悬浮间隙检测方法。首先,分析了悬浮系统等效电磁间隙检测原理,针对电磁铁和F轨表面高频涡流对复合线圈磁场耦合作用建立了复合线圈... 详细信息

针对传统电涡流传感器体积大、无法直接测量真实电磁间隙等问题,提出了一种基于电磁铁复合线圈的磁浮车悬浮间隙检测方法。首先,分析了悬浮系统等效电磁间隙检测原理,针对电磁铁和F轨表面高频涡流对复合线圈磁场耦合作用建立了复合线圈等效阻抗模型。其次,通过有限元仿真优化了复合线圈激励频率和复合线圈间隙检测系统结构以提高检测灵敏度,设计了谐振检测电路和信号解调电路有效抑制了悬浮系统与间隙检测系统之间的串扰。最后,进行了静态性能测试和悬浮实验,校正后的线性度为0.4%,恒定间隙时静态输出最大波动峰峰值为89μm,悬浮系统能够在给定间隙、阶跃扰动和偏移扰动的不同工况下稳定悬浮。实验结果表明,间隙检测的响应速度和检测误差均满足系统要求。

关键词：磁浮车电磁铁复合线圈间隙检测

考虑电磁铁线圈构型的高速开关阀动态特性分析

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西安交通大学学报 2023年

作者：徐纯洁谢方伟凡镕瑞魏汝路田祖织中国矿业大学矿山智能采掘装备省部共建协同创新中心中国矿业大学机电工程学院

为改善高速开关阀的响应特性，以电磁铁线圈构型为切入点，对比研究了线圈构型对高速开关阀动态特性的影响规律。在建立高速开关阀数学模型以及理论分析线圈构型变化对响应时间影响的基础上，采用ANSYS Electronics电磁仿真软件构建高... 详细信息

为改善高速开关阀的响应特性，以电磁铁线圈构型为切入点，对比研究了线圈构型对高速开关阀动态特性的影响规律。在建立高速开关阀数学模型以及理论分析线圈构型变化对响应时间影响的基础上，采用ANSYS Electronics电磁仿真软件构建高速开关阀二维瞬态仿真模型，分析了单一线圈、叠加式线圈和嵌套式线圈3种构型对电磁铁吸合以及高速开关阀启闭两个动态过程的影响。仿真结果表明：在不改变其他结构参数与电气参数的情况下，叠加与嵌套两种并联线圈构型能够有效缩短电磁铁空载吸合时间，减幅分别为35.1%和34.7%；与单一线圈构型相比，叠加式线圈构型下的高速开关阀开启延迟时间缩减了4.79 ms，减幅达55.4%；嵌套式线圈构型下的高速开关阀开启延迟时间缩减了4.77 ms，减幅达55.2%。综合响应特性与能耗特性参数来看，采用叠加式线圈构型的高速开关阀具有相对更优的动态特性。该研究可为高速开关阀电磁铁设计提供参考。

关键词：高速开关阀电磁铁线圈构型动态特性响应时间

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燃油电磁阀电磁铁的环境温度影响特性仿真

航空发动机 2023年第2期49卷 136-142页

作者：徐南岳朱有坤王彬南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 江苏省航空动力系统重点实验室南京210016

为研究环境温度对燃油电磁阀电磁铁驱动性能的影响,基于电磁阀工作原理和执行机构作动特性等关系,建立了热环境下电磁阀的数学模型,通过温度与磁场特性分析确定了对温度最敏感的关键功能部件为电磁线圈。利用有限元软件Ansoft Maxwell... 详细信息

为研究环境温度对燃油电磁阀电磁铁驱动性能的影响,基于电磁阀工作原理和执行机构作动特性等关系,建立了热环境下电磁阀的数学模型,通过温度与磁场特性分析确定了对温度最敏感的关键功能部件为电磁线圈。利用有限元软件Ansoft Maxwell对由线圈和衔铁构成的电-机械转换器进行了数值模拟,得到了不同环境温度下电磁铁磁感应强度分布及系统关键响应指标,研究了阀启闭过程的静态和动态特性。分析了在额定工作状态下环境温度对电磁铁磁场分布和响应特性的影响,获得了不同环境温度下的线圈电流、电磁力、衔铁速度及位移的变化和响应规律。结果表明:环境温度升高引起线圈材料电阻变大,进而导致线圈电流和电磁力减小,最终缩短了电磁阀启闭时间,也易导致在同样驱动电压下电磁阀无法开启。

关键词：燃油电磁阀环境温度电磁力线圈电流电磁铁启闭时间航空发动机