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磁路对30cm离子推力器性能影响研究

推进技术 2016年第1期37卷 193-200页

作者：吴先明张天平陈娟娟龙建飞孙明明兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室甘肃兰州730000

为了研究磁路结构对与新型GEO平台配套的30cm离子推力器(LIPS-300)性能的影响,采用PIC-MCC数值模拟方法对LIPS-300在其典型工作点下的放电损耗和束流平直度进行了研究,其中输入磁场采用有限元软件Maxwell计算得到,另外还利用Maxwell研... 详细信息

为了研究磁路结构对与新型GEO平台配套的30cm离子推力器(LIPS-300)性能的影响,采用PIC-MCC数值模拟方法对LIPS-300在其典型工作点下的放电损耗和束流平直度进行了研究,其中输入磁场采用有限元软件Maxwell计算得到,另外还利用Maxwell研究了磁体尺寸对侧壁磁环对产生的磁场等值线的影响。结果表明在LIPS-300的典型工作点下,4极场推力器比3极场推力器放电损耗高3%,分别是164W/A和160W/A,束流平直度高30%,分别为0.65和0.50。利用较厚较窄的磁环能够获得更大的无场区体积。因此,采用4极场将获得更好的推力器性能,采用较大厚度/宽度比的磁体有利于推力器束流平直度的改进。

关键词：离子推力器磁路 PIC-MCC 放电损耗束流平直度

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多层板式电涡流阻尼器构型与磁路优化分析

振动与冲击 2019年第19期38卷 103-108页

作者：汪志昊李国豪田文文郜辉张新中华北水利水电大学土木与交通学院郑州450045 大连理工大学建设工程学部大连116024

为提升板式电涡流阻尼器(PECD)的耗能效率,对比分析了单层与多层PECD典型构型的紧凑性与材料利用率,发展与完善了多层PECD构型与磁路优化设计。基于某单排式多层PECD样机阻尼性能测试结果,校验了三维电磁场有限元稳态分析法预测PECD等... 详细信息

为提升板式电涡流阻尼器(PECD)的耗能效率,对比分析了单层与多层PECD典型构型的紧凑性与材料利用率,发展与完善了多层PECD构型与磁路优化设计。基于某单排式多层PECD样机阻尼性能测试结果,校验了三维电磁场有限元稳态分析法预测PECD等效阻尼系数的精度;仿真分析获得了永磁体与导体铜板之间的磁场间隙、永磁体的固定材料、间距与布置方式等参数对多层PECD等效阻尼系数的影响规律,据此提出了多层PECD的优化构型与磁路。结果表明:与单层PECD相比,多层PECD耗能效率得到有效提升,结构也更为紧凑;磁场间隙及永磁体的固定材料、布置方式与间距等对PECD等效阻尼系数均有显著影响,其中磁场间隙、相邻永磁体磁极布置与间距等存在最优参数。多层PECD的优化构型与磁路为:磁场间隙宜尽可能减小;采用非导磁材料固定永磁体;同侧永磁体宜阵列布置;永磁体沿阻尼器运动方向磁极宜相反布置,间距取0.2倍永磁体同向尺寸;永磁体沿垂直于阻尼器运动方向磁极宜相同,且间距越小越好。

关键词：板式电涡流阻尼器构型磁路三维电磁场有限元仿真耗能效率

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竖向TMD用板式电涡流阻尼器磁路对比分析

振动与冲击 2019年第7期38卷 233-239页

作者：汪志昊李国豪周佳贞田文文郜辉华北水利水电大学土木与交通学院郑州450045

为提升竖向TMD用板式电涡流阻尼器(PECD)的耗能效率,分别开展了典型竖向电涡流TMD样机的阻尼性能测试与有限元仿真分析,基于相邻永磁体有效耦合率性能指标,采用三维电磁场有限元分析方法分别优化了外置式与内置式PECD的磁路设计,并对比... 详细信息

为提升竖向TMD用板式电涡流阻尼器(PECD)的耗能效率,分别开展了典型竖向电涡流TMD样机的阻尼性能测试与有限元仿真分析,基于相邻永磁体有效耦合率性能指标,采用三维电磁场有限元分析方法分别优化了外置式与内置式PECD的磁路设计,并对比分析了各磁路的耗能效率、耐久性与占用空间等。研究结果表明:提出的相邻永磁体有效耦合率可以很好地表征永磁体相互作用对PECD等效阻尼系数的影响程度,有助于指导磁路优化设计;外置式与内置式PECD磁路优化设计方案在相邻永磁体磁极布置、水平与竖向适宜间距等方面均存在较大差别;各最优磁路永磁体用量一定时,内置式PECD的等效阻尼系数略低于外置式PECD(附加导磁钢板),但远高于外置式PECD(无导磁钢板);装配内置式PECD的竖向TMD结构相对紧凑,且耐久性也相对较高。

关键词：调谐质量阻尼器板式电涡流阻尼器等效阻尼系数磁路三维电磁场有限元仿真

超磁致伸缩作动器的磁路优化设计与有限元分析

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重庆大学学报 2021年第4期44卷 52-63页

作者：涂建维刘兆富李召武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉430070

超磁致伸缩作动器(giant magnetostrictive actuator,简称GMA)是一种新型的振动控制驱动器件,但由于其内部磁路复杂,GMA内部磁路中磁感应强度的大小和均匀性会严重影响作动器的工作性能。为解决上述问题,基于静态条件下线性磁致伸缩理... 详细信息

超磁致伸缩作动器(giant magnetostrictive actuator,简称GMA)是一种新型的振动控制驱动器件,但由于其内部磁路复杂,GMA内部磁路中磁感应强度的大小和均匀性会严重影响作动器的工作性能。为解决上述问题,基于静态条件下线性磁致伸缩理论和电磁学原理,采用有限元软件ANSYS对GMA建立有限元模型,系统性地研究了激励线圈、导磁体和导磁内壁所用材料的参数等对磁感应强度的影响。同时,提出以GMM棒中减小磁漏、增大磁感应强度和提高磁感应强度的均匀性为设计原则,将超磁致伸缩棒轴向中心线处磁感应强度的大小和均匀度作为评价标准。对开闭磁路、激励线圈的轴向长度、材料的磁导率、空气间隙和导磁体的半径等参数进行优化设计。研究结果表明,当采用闭合磁路时,磁感应强度的大小和均匀度均得到了很大的提高;并通过磁路优化后,磁感应强的大小增大了0.1 T,均匀度提升了10.27%。

关键词：超磁致伸缩作动器磁路磁导率 ANSYS

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无槽双边长定子直线感应电动机磁路计算方法

中国电机工程学报 2016年第10期36卷 2793-2799页

作者：许金聂世雄马伟明张育兴孙兆龙鲁军勇舰船综合电力技术国防科技重点实验室(海军工程大学) 湖北省武汉市430033

该文介绍了一种应用于电磁发射领域的新型无槽双边长定子短动子直线感应电动机,针对该新型电机结构特点,提出适用于该新型直线电机的分布磁路计算方法,在已知电机激磁电流的前提下,对电机沿长度方向进行等间隔分块处理,对相邻等分节点... 详细信息

该文介绍了一种应用于电磁发射领域的新型无槽双边长定子短动子直线感应电动机,针对该新型电机结构特点,提出适用于该新型直线电机的分布磁路计算方法,在已知电机激磁电流的前提下,对电机沿长度方向进行等间隔分块处理,对相邻等分节点构成的闭合磁路进行磁压降计算,得到关于各等分节点气隙磁密的线性方程组,通过对铁心磁导率进行迭代计算获得各节点的气隙磁密值。在此基础上,由气隙磁密计算绕组磁链,绕组磁链与激磁电流的比值即为对应的电机电感。与有限元计算结果和实验结果的对比,验证了该文提出的磁路计算方法的正确性。

关键词：直线感应电动机无槽磁路迭代电感

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超磁致伸缩作动器磁路优化设计

哈尔滨工业大学学报 2016年第9期48卷 145-150页

作者：高晓辉刘永光裴忠才北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

为改善磁路环境,提高超磁致伸缩材料(GMM)的工作性能,在分析超磁致伸缩作动器(GMA)工作原理及GMM特性的基础上提出以减小磁漏、增大磁场强度和提高磁场强度均匀性为设计原则,将GMM棒中轴线上的磁场强度作为评价标准.基于ansoft maxwell... 详细信息

为改善磁路环境,提高超磁致伸缩材料(GMM)的工作性能,在分析超磁致伸缩作动器(GMA)工作原理及GMM特性的基础上提出以减小磁漏、增大磁场强度和提高磁场强度均匀性为设计原则,将GMM棒中轴线上的磁场强度作为评价标准.基于ansoft maxwell对磁路进行电磁学有限元分析,得出磁路中的关键部件导磁端盖和导磁片的结构参数对磁场强度大小和均匀性的影响规律,结合高斯磁通理论分析产生这种现象的原因,在此基础上对结构参数进行设计优化.实验结果显示结构参数优化后GMM棒中轴线上的最大磁场强由55.4 k A/m增大到70.35 k A/m,增幅为26.98%,磁场均匀率由44.22%增大到99.5%.研究表明:导磁端盖主要用来减小磁漏、提高磁场强度且过大或过小的直径和厚度都将会导致漏磁增多,U型导磁片主要用来改善磁路环境、提高磁场强度的均匀性.

关键词：超磁致伸缩作动器磁路 ansoft 均匀性优化设计

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陀螺力矩器磁场仿真分析及磁路优化设计

磁性材料及器件 2022年第1期53卷 46-48页

作者：杨林郑保国程玲莉王少杰航空工业西安飞行自动控制研究所产品工程部陕西西安710065 西南应用磁学研究所四川绵阳621000

为提高动力调谐陀螺仪力矩器工作气隙磁感应强度及其均匀性,利用电磁场仿真软件Ansoft Maxwell对力矩器的磁路结构进行了仿真优化,并对磁路中磁环的装配和充磁工艺进行了优化。试验表明,优化后陀螺力矩器工作气隙磁感应强度由254 mT提高... 详细信息

为提高动力调谐陀螺仪力矩器工作气隙磁感应强度及其均匀性,利用电磁场仿真软件Ansoft Maxwell对力矩器的磁路结构进行了仿真优化,并对磁路中磁环的装配和充磁工艺进行了优化。试验表明,优化后陀螺力矩器工作气隙磁感应强度由254 mT提高到260 mT,磁场不均匀性由约2%减小到1%以下,满足高动力调谐陀螺仪力矩器设计要求。

关键词：动调谐陀螺仪磁路电磁力矩磁感应强度均匀性

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多级线圈磁流变阻尼器磁路分析

东南大学学报（自然科学版） 2016年第1期46卷 100-104页

作者：许飞鸿徐赵东东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096

为了研究多级线圈磁流变阻尼器内部的磁场分布,对多级线圈磁流变阻尼器的磁路进行了理论分析,根据磁路欧姆定律给出了多级线圈磁流变阻尼器有效间隙处磁感应强度的计算方法.基于通用有限元软件建立了多级线圈磁流变阻尼器的有限元模型,... 详细信息

为了研究多级线圈磁流变阻尼器内部的磁场分布,对多级线圈磁流变阻尼器的磁路进行了理论分析,根据磁路欧姆定律给出了多级线圈磁流变阻尼器有效间隙处磁感应强度的计算方法.基于通用有限元软件建立了多级线圈磁流变阻尼器的有限元模型,计算了不同磁场下各阻尼间隙处的磁感应强度.通过引入高斯函数和指数函数,模拟了磁场的分布规律以及电流对磁场的影响规律,建立了多级线圈磁流变阻尼器磁场分布的计算模型,并给出了相应计算公式.结果表明,该模型可以快速有效地计算出不同磁场下阻尼器各有效阻尼间隙处的磁感应强度,模型计算结果与有限元仿真结果吻合良好.所提模型为多级线圈磁流变阻尼器阻尼力计算以及线圈通电优化分析提供了基础.

关键词：多级线圈磁流变阻尼器磁路磁感应强度有限元仿真

基于NSGA-Ⅱ算法的磁流变悬置磁路多目标优化

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汽车工程 2015年第5期37卷 554-559页

作者：邓召学郑玲李以农张东东付江华陈代军重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030 长安汽车工程研究院重庆401120

以磁流变悬置的磁路体积最小、输出阻尼力最大为优化目标,基于ANSYS参数化设计语言(APDL)建立了磁流变悬置磁路结构的多目标优化模型,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行优化,获得了磁路结构的Pareto最优解,并采用模... 详细信息

以磁流变悬置的磁路体积最小、输出阻尼力最大为优化目标,基于ANSYS参数化设计语言(APDL)建立了磁流变悬置磁路结构的多目标优化模型,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行优化,获得了磁路结构的Pareto最优解,并采用模糊集合理论对Pareto最优解进行选优。根据优化前后的磁路结构尺寸加工了两个磁流变悬置,并对悬置动态性能进行试验。结果表明:所提出的磁流变悬置磁路多目标优化方法是正确有效的,能够获得更加紧凑的磁流变悬置磁路结构,并提高悬置的输出阻尼力。

关键词：磁流变悬置磁路多目标优化 NSGA-II算法