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电动船舶无线充电新型螺线管磁耦合机构设计与优化

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电源学报 2023年

作者：王维王硕吕晓飞窦真兰国网上海市电力公司南京师范大学电气与自动化工程学院南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司

针对电动船舶充电应用的无线充电技术逐渐受到关注，由于电动船舶无线充电传输距离较大，磁耦合机构的耦合系数和抗偏移能力会随着传输距离的增大而急剧减少，从而降低传输效率和输出功率。本文提出一种日字螺线管磁耦合机构，搭建不同... 详细信息

针对电动船舶充电应用的无线充电技术逐渐受到关注，由于电动船舶无线充电传输距离较大，磁耦合机构的耦合系数和抗偏移能力会随着传输距离的增大而急剧减少，从而降低传输效率和输出功率。本文提出一种日字螺线管磁耦合机构，搭建不同结构的磁耦合机构的有限元仿真模型对其性能进行对比，并对提出的日字螺线管磁耦合机构进行优化，设置相应的磁屏蔽装置，与传统螺线管相比磁芯使用减少了32%，利兹线使用减少了38%，有效的提高了磁耦合机构的耦合系数和抗偏移能力。最后搭建了一套无线充电样机，传输效率可以达到88%，实验与仿真结果一致。

关键词：无线充电螺线管有限元仿真优化设计

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螺线管透镜像差导致的束流发射度增长研究

原子能科学技术 2013年第12期47卷 2336-2340页

作者：杨尧张子民张文慧武启马鸿义孙良亭张雪珍刘占稳何源赵红卫中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

螺线管透镜常作为低能束流的聚焦元件,不可避免地具有像差,导致束流发射度增长,降低束流传输效率。本文通过理论推导和计算机模拟,给出了不同束流包络、不同磁感应强度和不同磁场形状的情况下束流经过实际透镜后的发射度增长。结果表明... 详细信息

螺线管透镜常作为低能束流的聚焦元件,不可避免地具有像差,导致束流发射度增长,降低束流传输效率。本文通过理论推导和计算机模拟,给出了不同束流包络、不同磁感应强度和不同磁场形状的情况下束流经过实际透镜后的发射度增长。结果表明,发射度增长主要与束流包络和磁感应强度有关。但在一定范围内,优化磁场形状也能起到控制发射度增长的作用。

关键词：螺线管发射度增长像差空间电荷效应

双螺线管套管结构的液压油金属颗粒检测传感器

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仪器仪表学报 2019年第7期40卷 216-223页

作者：马来好张洪朋乔卫亮徐志伟陈海泉大连海事大学轮机工程学院

提出一种双螺线管套管结构的液压油液金属颗粒检测传感器。理论分析表明,套管结构传感器能够耦合外部螺线管线圈磁场强度和利用双螺线管线圈之间的互感,有效增加金属颗粒通过检测区域的电感变化量。选择电感变化量、平均噪声、信噪比作... 详细信息

提出一种双螺线管套管结构的液压油液金属颗粒检测传感器。理论分析表明,套管结构传感器能够耦合外部螺线管线圈磁场强度和利用双螺线管线圈之间的互感,有效增加金属颗粒通过检测区域的电感变化量。选择电感变化量、平均噪声、信噪比作为传感器检测效果评价指标,对比实验的统计结果表明,检测相同粒径的金属颗粒,套管结构传感器不但未增加检测噪声,而且在电感变化量、信噪比方面都要优于单管结构传感器,随着铁颗粒粒径的增加,其检测效果的优越性越明显。检测直径为110~120μm铁颗粒和铜颗粒时,电感变化量分别提升2. 4和1. 7倍,其检测信噪比均提升1. 8倍。颗粒检测下限实验表明,套管结构传感器能够检测直径大于30μm的铁颗粒和直径大于90μm的铜颗粒。研究对提高螺线管型电感检测传感器的检测灵敏度具有参考价值。

关键词：螺线管微流控传感器金属颗粒

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螺线管随钻测距导向系统

石油学报 2011年第6期32卷 1061-1066页

作者：刁斌斌高德利中国石油大学石油工程教育部重点实验室北京102249

螺线管随钻测距导向系统是一种邻井距离随钻探测的前沿技术,可用于精细控制蒸汽辅助重力泄油(SAGD)双水平井的井眼轨迹。螺线管随钻测距导向系统主要包括螺线管短节、传感器组和地面测距计算软件。把通电螺线管短节看作磁偶极子,得到了... 详细信息

螺线管随钻测距导向系统是一种邻井距离随钻探测的前沿技术,可用于精细控制蒸汽辅助重力泄油(SAGD)双水平井的井眼轨迹。螺线管随钻测距导向系统主要包括螺线管短节、传感器组和地面测距计算软件。把通电螺线管短节看作磁偶极子,得到了通电螺线管短节远场磁场分布规律;分别给出了两口水平井平行、会聚/发散和异面时的测距导向算法,这些算法不仅可以用来计算SAGD双水平井的间距和相对方位,而且可以用来确定这两口水平井会聚/发散及异面的程度。对螺线管随钻测距导向系统的测距导向算法进行的算例验证和分析表明,螺线管随钻测距导向系统测距导向算法的计算精度可以满足实际工程的需求,具有直接探测邻井距离的技术优势,避免了累积误差的产生,可以用来引导SAGD双水平井的钻进。

关键词：螺线管双水平井邻井距离平行会聚/发散异面

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螺线管传输并聚焦高能质子束的数值模拟

中国激光 2018年第9期45卷 276-282页

作者：张忠亚沈百飞中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100049 上海科技大学物质科学与技术学院上海200031

采用3Dparticle-in-cell(PIC)数值模拟方法,研究高品质高能质子束经由脉冲电流螺线管传输并聚焦于远端的情况。模拟结果表明:初始时刻中心能量为250MeV,能散度为10%,空间发散角小于15mrad的质子束,通过长度为760mm、中心磁感应强度为10.... 详细信息

采用3Dparticle-in-cell(PIC)数值模拟方法,研究高品质高能质子束经由脉冲电流螺线管传输并聚焦于远端的情况。模拟结果表明:初始时刻中心能量为250MeV,能散度为10%,空间发散角小于15mrad的质子束,通过长度为760mm、中心磁感应强度为10.87T的通电螺线管,可以被聚焦于距离质子源约2.5m的远端,焦斑横截面直径约为1.2mm,小于模拟初始时刻的1.8mm,质子数目的损失小于3%。研究结果表明利用通电螺线管来传输和调控高能质子束流的方案是可行的。该方案可用于优化质子束流品质,促进激光驱动质子加速在癌症治疗等对质子束单能性和发散角要求较高的领域得到早日应用。

关键词：原子与分子物理学强场激光物理螺线管 PIC数值模拟质子束离子光学

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激光等离子体在螺线管发散磁场中的特性研究

原子核物理评论 2021年第3期38卷 270-276页

作者：王桂才赵环昱金钱玉张俊杰孙良亭赵红卫中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学核科学与技术学院北京100049

激光烧蚀等离子体(LAP)可用作粒子加速器和离子注入器中使用的离子源。相较于其它离子源,激光离子源在流强上具有优势,但由于产生的离子束脉冲时间短,限制了其在加速器中的广泛应用。实验中通过对激光等离子体扩散区域引入螺线管磁场进... 详细信息

激光烧蚀等离子体(LAP)可用作粒子加速器和离子注入器中使用的离子源。相较于其它离子源,激光离子源在流强上具有优势,但由于产生的离子束脉冲时间短,限制了其在加速器中的广泛应用。实验中通过对激光等离子体扩散区域引入螺线管磁场进行约束,实现了对激光等离子体脉冲时间结构的调制。为了研究螺线管磁场对LAP的影响,实验使用了不同的激光能量(1~8 J)来生产具有不同初始条件的激光等离子体,并应用了不同的磁场强度来约束激光等离子体。在螺线管边缘场,通过可移动的法拉第筒(FC)对激光等离子体的横向分布进行测量。对于不同初始状态的等离子体,随着磁场的增加,其离子脉冲的主要参数(脉冲总电荷量、峰值流强、脉宽)均呈现先上升后逐渐饱和的变化趋势。另外,在没有磁场的条件下,在所测量位置处,等离子体的横向呈均匀分布;而在磁场约束的条件下,等离子体明显向轴线聚集。以上实验结果对进一步了解磁约束激光等离子体的特性具有重要意义。

关键词：激光等离子体螺线管磁约束

精确求解无限长通电螺线管周围磁场分布的两种新解法及仿真验证

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实验技术与管理 2021年第4期38卷 141-145,149页

作者：曹斌照崔程乔磊太原理工大学物理与光电工程学院山西太原030024

通电螺线管周围的磁场分布问题,尽管几乎在所有的"大学物理"或"电磁学"课程中作为典型例题进行了推导计算,但计算方法不具有普遍性。该文基于矢势法的基本原理通过求解拉普拉斯方程和用留数定理求解矢势积分,得出载流线圈的电流平面法... 详细信息

通电螺线管周围的磁场分布问题,尽管几乎在所有的"大学物理"或"电磁学"课程中作为典型例题进行了推导计算,但计算方法不具有普遍性。该文基于矢势法的基本原理通过求解拉普拉斯方程和用留数定理求解矢势积分,得出载流线圈的电流平面法线与轴线存在一定夹角时无限长通电螺线管内外矢势的精确解,进而求得磁感应强度的解析解。对有限长通电螺线管周围的磁场用MATLAB进行数值求解及COMSOL仿真,将数值解和仿真结果进行对比,并通过比较螺线管逐渐增长时磁场分布的变化趋势,验证了所提出的求解方法的正确性。该研究对于更好地理解通电螺线管周围磁场分布规律以及丰富电磁场问题的分析方法具有重要意义。

关键词：矢势法螺线管磁感应强度仿真

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一种螺线管磁场均匀性改进方法的模拟与分析

大学物理 2024年第3期43卷 51-54,66页

作者：张兴驰费俊华李慧娴王子润熊浩凯安徽大学计算机科学与技术学院安徽合肥230601 安徽大学材料科学与工程学院安徽合肥230601 安徽大学物理与光电工程学院安徽合肥230601

本文采用添加补偿线圈的方式,对多层密绕直螺线管轴线上的磁场均匀性进行了改进,并根据理论公式,结合Python软件,对直螺线管添加补偿线圈前后的磁感应强度变化曲线进行了仿真模拟.基于仿真结果,进一步研究了改进后的磁场均匀区间大小与... 详细信息

本文采用添加补偿线圈的方式,对多层密绕直螺线管轴线上的磁场均匀性进行了改进,并根据理论公式,结合Python软件,对直螺线管添加补偿线圈前后的磁感应强度变化曲线进行了仿真模拟.基于仿真结果,进一步研究了改进后的磁场均匀区间大小与补偿线圈参数、模拟曲线图形之间的变化规律.发现当补偿线圈匝数确定时,均匀区间大小会随着电流强度的增加先增后减,并且会在曲线图形凸点进出阈值时产生骤升骤降的变化.在电流强度可以提供的前提下,匝数更少的补偿线圈可以对原磁场均匀性产生更好的延展效果.

关键词：螺线管补偿线圈均匀磁场 Python

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螺线管离散模型与连续模型的比较

大学物理 2014年第7期33卷 15-16,44页

作者：童国平浙江师范大学数理与信息工程学院物理系浙江金华321004

给出了长直螺线管轴线上磁场的离散模型结果,并与连续模型结果作了比较,指出了连续模型的适用条件.

关键词：螺线管离散模型连续模型适用条件