摘要：常导型高速磁浮列车采用悬浮电磁铁与长定子轨道构成的直线同步电机驱动,以效率高、可控性好、集成化程度高等优势成为目前唯一投入商业运营的高速磁浮方案,在中长距离的超高速、高速轨道交通领域拥有巨大发展潜力。随着应用和运营的不断加深,开展常导型高速磁浮电磁系统的精细化建模与新材料应用分析对进一步提升性能具有重要意义。本文围绕常导型高速磁浮列车悬浮电磁铁的动态电磁特性,通过有限元仿真了动态电磁过程,研究了不同电工软磁材料对悬浮力和浮重比的影响,通过正交试验设计方法确定了影响浮重比的关键参数,并提出了最优的结构参数;最后对优化前后的电磁特性进行了对比分析。研究结果表明:通过优化悬浮电磁铁铁心截面几何参数结合更换高端取向硅钢,可实现减重61.57 kg,浮重比可提升约16%。本研究所得结论对常导型高速磁浮列车电磁系统升级换代具有重要意义。

摘要：静转子相互作用线谱噪声是亚音速轴流风扇主要噪声源之一,快速预报该噪声对风扇设计初期的叶片选型和参数设计具有重要意义。因此在叶栅响应函数理论的基础上考虑静转子叶片的相互作用,采用叶片经验尾流模型模拟转子尾流,推导得到静转子叶栅相互作用线谱辐射声功率半经验半理论计算公式。通过与NASA已有的试验模型和计算模型结果对比,验证了该公式的适用性。并进一步分析静转子间距、叶片参数等对NASA试验风扇线谱噪声的影响,结果表明,增大静转子间距和静子叶片倾斜设计对降低静转子相互作用线谱噪声具有很好的效果。

摘要：该文以气隙磁通密度函数和永磁体磁化方向厚度函数为理论基础,结合卡特系数计算公式、磁路等效原理和分布磁路法,考虑定子开槽、极间漏磁、磁极边缘效应及磁路饱和等因素的影响,推导出表贴式永磁电机平行充磁条件下的正弦削极修正解析模型。而后建立有限元模型验证了解析模型的准确性,并与简化正弦削极电机、偏心削极电机进行仿真对比。结果表明修正正弦削极电机所得气隙磁通密度总谐波失真(THD)分别较简化正弦削极电机和偏心削极电机低41.3%和23.4%,径向电磁力密度THD分别较简化正弦削极电机和偏心削极电机低29.82%和19.24%,从而使电机转矩脉动降低。最后通过实验进一步验证了修正解析模型的准确性。该文提出的修正解析模型,不仅使电机的电磁性能得到了进一步优化,而且理论基础明晰,不用像偏心削极一样,需要进行遍历扫描寻优,提高了电机的设计效率,为高品质永磁电机的优化设计提供了参考。

摘要：为实现电机高功率密度和低转矩脉动的双重设计目标,该文在考虑永磁体相对磁导率、定子开槽、极间漏磁、磁极边缘效应以及磁路饱和对气隙磁密的影响基础上,建立平行充磁弓形磁极三次谐波削极修正解析模型。然后通过有限元,对比不同磁极电机的电磁性能。结果显示,修正谐波削极电机的平均转矩较简化正弦削极、修正正弦削极电机和简化谐波削极电机均有一定程度的提高,同时转矩脉动低于简化正弦削极和简化三次谐波削极电机,证明修正模型的优越性。最后通过实验验证修正模型的准确性。

摘要：针对传统磁轴承位移传感器结构复杂、适装性差、存在检测位置与执行器错位,而位移自传感方法鲁棒性、实用性差等问题,该文提出一种基于探测线圈的磁轴承位移检测方法,通过在磁轴承磁极上布置探测线圈可实现定转子相对位移测量。首先,建立等效电路模型,并通过Simulink仿真,证明模型正确性;其次,提出差动检测方案,并通过半桥检测电路将相对位移变化转换为电桥输出电压变化,提高了位移检测灵敏度与线性度;最后,在搭建的试验平台上对该传感器进行静态性能测试,当定转子相对位移在±0.3mm范围内变化时,位移检测灵敏度为1.2mV/μm,位移检测分辨率约为7μm,验证了基于探测线圈磁轴承定转子相对位移检测的可行性。该方法结构简单、鲁棒性好,为实现紧凑可靠的磁轴承位移测量奠定了基础。

摘要：为预报亚声速轴流风扇静子的宽频辐射噪声,介绍并推导了叶栅宽频辐射声功率计算表达式,考虑到工作在转子尾流中静子的情况,采用Park-Gauss尾流模型模拟转子尾流,建立转子尾流三维湍流波数频率谱模型,推导得到考虑转子尾流作用的静子宽频辐射声功率级计算公式。通过与Boeing和NASA风扇模型试验结果对比,结果显示上述公式较Hanson计算公式能够更准确的预报静子的宽频辐射声功率级,其预报结果与试验结果相差在5 dB以内。在NASA风扇模型的基础上改变静子叶片设计参数,显示减少静子叶片数可在高频段降低风扇的宽带噪声。

摘要：该文概述舰船综合电力系统(integrated power system,IPS)的原理、组成、分类、特点与技术难点,介绍国内外工程研制情况,综述集成设计、大容量直流源及其并联组网控制、大容量直驱式电力推进、直流大电流开断保护、电力电子静止电源、高密度储能、智能化能量管理等7项共性技术及我国技术研究突破情况。针对IPS在民用新能源船舶、电动及混动飞机、轨道交通、海上能源高效利用等推广应用实际需求,给出系统推荐方案,并提出各应用场景下还需重点研究的内容,旨在为IPS在多领域推广应用提供参考。

摘要：为优化气隙磁场,使径向气隙磁通密度波形接近正弦,以得到较小的气隙磁场径向电磁力谐波和较低的转矩脉动,优化电机的整体性能,用卡特系数Kδ修正电机受定子槽开口影响的有效气隙长度,考虑实际的永磁体相对磁导率对气隙磁通密度的影响,结合气隙磁通密度函数和永磁体磁化方向厚度函数及定转子磁动势计算方程,推导出弧形偏心磁极平行充磁时负载条件下的径向气隙磁通密度计算公式,得到了偏心磁极永磁电机径向气隙磁通密度总谐波畸变率(THD)随偏心距和极弧系数的变化曲线,进而可得到使径向气隙磁通密度THD最小的偏心距和极弧系数;利用有限元和样机试验,验证解析模型的有效性和准确性。此解析模型将多种影响径向气隙磁通密度正弦度和幅值的因素同时考虑在内,不用对永磁体进行径向分段来考虑不等厚磁极对气隙磁场的影响,计算较子域法简单且省时,同时保持较高的计算精度,为表贴式永磁电机优化设计提供参考。

摘要：传统磁轴承控制器设计过程多使用定参数磁轴承-转子系统动力学模型,难以保证良好的控制器性能。为此,考虑磁悬浮旋转机械运行过程中转速及温度对系统模型参数的影响,建立了变参数系统模型,进而对磁轴承分散PID控制器参数进行了优化设计。首先,转速影响轴承气隙的原理是材料的泊松效应,温度则是通过定转子热膨胀位移差影响轴承气隙,由此建立轴承支承力变参数模型;其次,考虑温度对转子材料弹性模量的影响,建立了考虑转速及温度影响的变参数系统模型;再次,以控制系统广义幅值裕度及灵敏度的加权值为优化目标,使用遗传优化算法对分散PID控制器参数进行了优化设计;最后,在测试平台上验证了所提磁轴承控制器参数优化设计方法的有效性。

摘要：针对某型轮缘驱动推进电机建立五自由度刚性转子-轴承系统动力学方程,并对其中的推力轴承动特性进行分析。为准确分析推力轴承瞬态特性,在数值求解系统动力学方程的每一个迭代步长内通过解Reynolds方程得到瞬态水膜力。瞬态Reynolds方程的求解基于变分原理,该方法相比于传统的有限差分法计算时间更短。在此基础上仿真分析外部非理性因素对推力轴承动特性的影响,结果表明,当转子存在偏摆干扰时,球头支撑可倾瓦轴承水膜压力和承载力显著增加,故在转子轴承系统的设计过程中应当合理设计推力盘偏摆角度边界以保证推力轴承长期运行的可靠性。