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考虑端部效应的平面线性感应电磁泵等效电路模型研究

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原子能科学技术 2024年

作者：白一帆阎鑫毕可明杨淳伟丁铭哈尔滨工程大学黑龙江省核动力装置性能与设备重点实验室中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究所

平面线性感应电磁泵是液态金属冷却空间核反应堆的最佳选择之一，具有安全可靠性高和生命周期长等优势。为了研究该电磁泵的纵向和横向端部效应对其性能的影响，建立了考虑端部效应和管道涡流效应的等效电路模型，通过引入端部效应修正... 详细信息

平面线性感应电磁泵是液态金属冷却空间核反应堆的最佳选择之一，具有安全可靠性高和生命周期长等优势。为了研究该电磁泵的纵向和横向端部效应对其性能的影响，建立了考虑端部效应和管道涡流效应的等效电路模型，通过引入端部效应修正系数来表征端部效应对电路中各阻抗的影响。依据公开文献的实验数据对等效电路模型进行了验证，结果表明：在低流量时横向端部效应影响显著，高流量时纵向端部效应更为关键；模型计算得到的电磁泵性能参数与实验数据具有较好的一致性，其中扬程平均相对误差为5.38%，水力效率平均相对误差为7.91%，展现出良好的计算精度。该等效电路模型可为平面线性感应电磁泵的特性分析和性能优化提供一种快速的分析工具和重要的参考依据。

关键词：平面线性感应电磁泵空间核反应堆纵向端部效应横向端部效应等效电路模型

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次级断续时直线感应牵引电机的等效电路

电工技术学报 2021年第6期36卷 1103-1112页

作者：吕刚罗志昆北京交通大学电气工程学院北京100044

直线感应电机作为轨道交通车辆的牵引电机,在道岔、转弯等路段会出现次级感应板缺失的情况,次级连续时的等效电路不再适用。针对此特殊工况,提出一种基于气隙磁通密度的分布模型,考虑次级断续的等效电路。首先,建立直线感应电机次级断... 详细信息

直线感应电机作为轨道交通车辆的牵引电机,在道岔、转弯等路段会出现次级感应板缺失的情况,次级连续时的等效电路不再适用。针对此特殊工况,提出一种基于气隙磁通密度的分布模型,考虑次级断续的等效电路。首先,建立直线感应电机次级断续时的分析模型,根据初、次级耦合情况把断续工况分成三个阶段。然后,利用线性近似化法修正随耦合区域长度变化的初级漏感、励磁电感等参数。结合气隙磁通密度分布模型与次级断续工况,考虑纵向端部效应的影响,修正励磁支路上的励磁电感和表征端部效应涡流损耗的等效电阻,推导出三个阶段的等效电路来表示初级通过次级感应板断续区域这一动态过程。最后,根据等效电路求出电机推力和效率的动态变化曲线,并与实验台的测量结果对比,验证了所提等效电路的正确性。

关键词：直线感应电机次级断续等效电路纵向端部效应气隙磁通密度

两自由度直驱感应电机旋转部分对直线部分的耦合效应

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电机与控制学报 2018年第12期22卷 85-92页

作者：司纪凯王培欣谢璐佳封海潮 Wenping Cao 河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454003 School of Engineering&Applied Science Aston UniversityBirmingham B47ETUK

由于两自由度直驱感应电机的特殊电机结构,其旋转部分和直线部分会通过磁场的耦合影响电机整体的性能,主要表现在转矩波动、速度降低、损耗增加等。文章通过三维有限元法对两自由度直驱感应电机旋转部分对直线部分的耦合效应进行分析。... 详细信息

由于两自由度直驱感应电机的特殊电机结构,其旋转部分和直线部分会通过磁场的耦合影响电机整体的性能,主要表现在转矩波动、速度降低、损耗增加等。文章通过三维有限元法对两自由度直驱感应电机旋转部分对直线部分的耦合效应进行分析。在恒压频比的条件下,建立两自由度直驱感应电机的三维有限元模型,对感应电压、感应电流、电磁推力和动子损耗进行分析。结果表明,两自由度直驱感应电机旋转部分通电后产生的旋转磁场与直线部分交链,在直线部分的绕组中会产生三相不对称的感应电压和感应电流,作用于电机动子,造成电机推力波动和动子损耗的增加,为两自由度直驱感应电机进一步的优化和控制系统研究提供重要的参考价值。

关键词：两自由度直驱感应电机耦合效应三维有限元法纵向端部效应旋转部分直线部分

永磁同步直线电机空载反电势的分层有限元分析

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清华大学学报（自然科学版） 2004年第2期44卷 212-214,218页

作者：陈定积刘泉王先逵石忠东刘成颖赵彤清华大学精密仪器与机械学系北京100084 北京理工大学机械与车辆工程学院北京100081

在利用有限元分析永磁同步直线电机空载反电势波形时,二维方法不能反映磁钢的形状而三维方法又过于复杂费时。该文提出一种分层有限元分析方法,很好地克服了这种矛盾。将电机沿横向分层,对每层进行二维有限元分析,最后把每层结果相加得... 详细信息

在利用有限元分析永磁同步直线电机空载反电势波形时,二维方法不能反映磁钢的形状而三维方法又过于复杂费时。该文提出一种分层有限元分析方法,很好地克服了这种矛盾。将电机沿横向分层,对每层进行二维有限元分析,最后把每层结果相加得到总体结果。利用该方法计算了一台具有六边形磁钢形状的样机的空载反电势波形。结果表明,该方法与三维有限元分析相比可大大缩短分析时间,得到的波形与实验结果吻合较好。

关键词：永磁同步直线电机反电势有限元分析纵向端部效应

中低速磁悬浮列车直线感应电机端部磁场研究分析

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中低速磁悬浮列车直线感应电机端部磁场研究分析

作者：卢卫国西南交通大学

学位级别：硕士

随着近四十年的发展,我国磁浮技术有了长足的发展,取得了一些令人骄傲的成果。同时,目前我国中低速磁浮技术已经趋于成熟,在此基础上进一步发展中速磁浮,挖掘其在市域交通中的优势,并大力推进技术工程化应用具有极大的市场需求和技术可... 详细信息

随着近四十年的发展,我国磁浮技术有了长足的发展,取得了一些令人骄傲的成果。同时,目前我国中低速磁浮技术已经趋于成熟,在此基础上进一步发展中速磁浮,挖掘其在市域交通中的优势,并大力推进技术工程化应用具有极大的市场需求和技术可行性。本文以单边直线感应电机为研究对象,采用理论分析与仿真验证相结合的路线,分析了单边直线感应电机端部效应的空间分布及其对电机性能的影响。结合长沙磁浮快线,仿真分析了直线电机的横向端部电磁泄露,提出了利用电机纵向端部效应提高电机牵引力的方法,证明了该方法可以有效减小电机高速运行时的涡流阻力,提高牵引力输出,从而提高中低速磁悬浮列车的运行速度。首先,论文介绍了SLIM的结构和工作原理,对SLIM的集肤效应、气隙漏磁通、绕组特性以及齿槽效应做了简要分析与等效,建立了横向端部效应的三维数学模型和“全填充槽”和“半填充槽”两种单边直线感应电机的一维气隙磁场数学模型,并以“源”的观点对其纵向端部效应进行分析。其次,用Maxwell仿真软件仿真分析了第一类横向端部效应和第二类横向端部效应对电机性能影响。第一种横向端部效应的存在,导致直线感应电机的气隙磁场向电机两侧泄露,第二种横向端部效应会增加电机的涡流损耗,降低电机的能量转换效率。结合工程实际,搭建了长沙磁浮快线中低速磁浮列车直线电机的电磁场仿真模型,仿真得到直线电机横向端部磁场的空间分布和变化趋势,分析直线电机产生的电磁泄露对车底设备的干扰。然后,用Maxwell仿真分析了SLIM的纵向端部效应并验证了单边直线感应电机一维气隙磁场数学模型的正确性。第一种静态纵向端部效应会导致电机推力下降;第二种静态纵向端部效应使得直线电机的纵向两边端出有明显的端部磁通分布。纵向动态端部效应与速度有关,SLIM低速运行时,纵向端部效应对气隙磁场的影响较小,SLIM高速运行时,电机入端的气隙磁场被明显的削弱,出端存在明显的拖尾效应。提出利用拖尾效应让车底同一侧相邻两节直线感应电机之间的气隙磁场连续不中断,从而减小SLIM受到的涡流阻力的方法。最后,研究建立“全填充槽”和“半填充槽”MSLIM的一维气隙磁场的数学模型并验证。依据理论分析得出适合“半填充槽”MSLIM的电机间隔距离和绕组布置,使得SLIM1的拖尾效应对SLIM2的气隙磁场起到加强作用,并对理论分析结果进行仿真验证;分析该方法对电机牵引力的优化效果,证明了利用SLIM的拖尾效应可以有效减小电机高速运行时的涡流阻力,提高牵引力输出,从而提高中低速磁悬浮列车的运行速度。该方法为SLIM面向更高速度的工程应用提供了一种新的设计思路。

关键词：单边直线感应电机横向端部效应纵向端部效应气隙磁场方程拖尾效应涡流阻力

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两自由度直驱感应电机耦合特性与控制系统

两自由度直驱感应电机耦合特性与控制系统

作者：韩俊波河南理工大学

学位级别：硕士

随着科学技术的发展,两自由度电机及其控制系统受到越来越多的关注。在这种情况下,一种新型两自由度直驱感应电机应运而生,其特点在于电机由旋转弧形定子和直线弧形定子和动子组成。动子可以输出旋转、直线或螺旋运动。该电机具有结构... 详细信息

随着科学技术的发展,两自由度电机及其控制系统受到越来越多的关注。在这种情况下,一种新型两自由度直驱感应电机应运而生,其特点在于电机由旋转弧形定子和直线弧形定子和动子组成。动子可以输出旋转、直线或螺旋运动。该电机具有结构简单、材料利用率高和多运动形式的优点,在研磨机、螺纹钻、钻孔机、机器人以及人体假肢领域具有良好的应用场景。针对两自由度直驱感应电机特有的电磁耦合现象,采用解析法和有限元法相结合,分析了旋转运动部分和直线运动部分之间的感应耦合效应和动态耦合效应。结果表明旋转运动部分与直线运动部分之间的感应耦合是由磁场扩散引起,感应耦合效应主要与电源频率和扩散磁场强度有关;对于动态耦合效应,旋转磁场会阻碍动子直线运动,行波磁场会阻碍动子旋转运动。并引入了旋转耦合系数和直线耦合系数来考虑两自由度直驱感应电机的动态耦合。针对两自由度直驱感应电机的特有结构,在直线感应电机数学模型基础上,建立了考虑纵向端部效应和动态耦合效应的两自由度直驱感应电机数学模型。在该电机数学模型的基础上,在matlab/simulink中搭建了该电机的仿真模型。通过有限元仿真与matlab仿真结果对比,验证了所建立电机数学模型的正确性。针对两自由度直驱感应电机的多运动形式,提出一种适合于该电机的速度检测方案。考虑到两自由度直驱感应电机不同的应用环境,探讨了转速开环恒压频比控制系统和转子磁场定向矢量控制系统的可实施性。并在matlab/simulink中搭建了两种控制系统的仿真模型,仿真结果表明这两种控制策略都具有可实施性。

关键词：两自由度直驱感应电机感应耦合动态耦合数学模型速度检测纵向端部效应矢量控制

液态金属电磁泵设计理论中的几个基本问题(二)

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力学学报 1974年第2期 56-67页

作者：薛明伦唐福林中国科学院力学研究所

三、平面型三相感应式电磁泵的纵向端部效应纵向端部效应是平面型和圆柱型三相感应式电磁泵的特有问题(直线感应电动机也有这一问题),它本质上是指由于磁场开路所引起的一系列问题,这些问题是: 1.由于磁场开路,三相绕组处于不对称的地... 详细信息

三、平面型三相感应式电磁泵的纵向端部效应纵向端部效应是平面型和圆柱型三相感应式电磁泵的特有问题(直线感应电动机也有这一问题),它本质上是指由于磁场开路所引起的一系列问题,这些问题是: 1.由于磁场开路,三相绕组处于不对称的地位。在这种情况下,即使各相绕组的匝数和形状相同,它们的自感、互感也都不相等,由此引起在对称电压下三相电流的不对称问题(相位和数值都不对称)和推力的降低问题。

关键词：纵向端部效应有效区脉动磁场绕组磁场分布合成磁场液态金属

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平面感应型铝熔体电磁泵

中国铸造装备与技术 1983年第4期 30-33+43页

作者：金辅信周光院机械部济南铸锻机械研究所

本文介绍了一种定子绕组以同轴方式布置、结构新颖的平面型电磁泵,探讨了泵的结构参数对推力的影响。该泵分别于1981年、1982年初做了输送铝合金熔体的工业性试验,电磁泵的扬程可达800毫米铝柱高,流量可达300公斤/分,每次连续输送铝合... 详细信息

本文介绍了一种定子绕组以同轴方式布置、结构新颖的平面型电磁泵,探讨了泵的结构参数对推力的影响。该泵分别于1981年、1982年初做了输送铝合金熔体的工业性试验,电磁泵的扬程可达800毫米铝柱高,流量可达300公斤/分,每次连续输送铝合金熔体量为4～9吨。通过实验,找到了一种制作输送融熔合金电磁泵泵沟的较为理想的材料。

关键词：铝熔体感应型金属金属材料纵向端部效应极对数电磁泵补偿磁极定子绕组平面型横向端部效应