摘要：为研究超磁致伸缩作动器(GMA)在不同负载条件下的输出特性,基于磁致伸缩材料的变刚度特性,提出一种内阻可变的超磁致伸缩作动器阻抗网络模型。根据机械阻抗网络推导GMA的输出速度模型,基于变内阻机制研究作动器的总阻抗变化规律,并以总阻抗最小为目标寻找了直径10 mm、长度100 mm的Terfenol-D棒的理想负载刚度(质量)区间。采用神经网络模型得到了Terfenol-D材料杨氏模量与磁场、应力的关系,从而推导磁致伸缩应变与磁致伸缩力随磁场强度变化关系,最终获得作动器输出速度随Terfenol-D材料的刚度变化的关系。实验测试结果表明在不同的Terfenol-D棒刚度下系统输出速度与仿真结果基本吻合。

摘要：在高速列车中压大功率应用场合中,较低的开关频率迫使脉冲宽度调制(PWM)变流器采用低载波比的同步调制方式,使得永磁牵引电机的谐波损耗激增,正弦激励下的电机特性仿真分析已无法满足电机全局优化设计需求。高性能永磁牵引电机的设计不仅需要考虑电机结构产生的空间谐波,还需考虑PWM激励带来的时间谐波。有限元分析方法需要大量的计算资源,无法满足快速、准确的优化设计需求。针对此问题,该文分别基于绕组分布函数理论和动态磁网络方法建立两种内置式永磁牵引电机解析模型,对电机空载、正弦与PWM激励额定工况下的电磁特性进行分析,通过有限元分析与实验验证并分析对比两种解析模型的准确性,为PWM激励下永磁牵引电机解析计算提供理论指导。

摘要：提出了一种基于连续介质理论的断路器多体动力学仿真方法,以弹性力学本构方程描述断路器各部件的应力、应变关系;同时结合各部件之间的相互作用关系,依靠约束副描述了连续体部件之间的联动过程;同时分析了时变条件下部件之间运动受力状态以及能量传递关系。所提出的方法不仅可以在宏观上预测断路器的分断位移、分断角速度等,还可以描述时变条件下各部件之间的联动以及部件内部的应力、应变关系。仿真结果显示,各部件承受的最大应力随时间不断发生变化。对分断特性的实验测量结果显示模型可以较好地预测断路器的分断特性。所提出的方法为提高断路器的机械可靠性及设计水平提供了一种新的指导方法。

摘要：提出一种带分断保护装置的新型永磁交流接触器,接触器分为机构部分与控制电路部分。当永磁接触器控制回路失电或者退磁线圈出现故障、接触器无法正常分断时,保护装置此时会被触发,迫使接触器铁心克服永磁体吸力进行强制分断。设计了一种控制电路与接触器进行配合工作,电路分正常工作电路和保护电路两部分。正常工作电路负责控制接触器进行正常的分断与吸合操作,保护电路则负责检测并触发保护装置进行强制分断保护。为提高电路可靠性,保护电路全部采用逻辑电路进行设计,无CPU控制单元。同时,为提高供电可靠性,保护电路与正常工作电路电源单独进行设计,保护电路电源采用接触器主触头380V线电压供电。通过实验研究了分断控制电压与辅助触头电压间的时延,此时延作为保护电路的设计基准。同时进行了分断保护特性实验,实验结果表明所提出的新型交流永磁接触器在正常工作回路失电或者出现故障时,保护装置可有效解决永磁接触器无法分断的问题,大幅提高永磁接触器的工作可靠性。

摘要：介绍了一种基于STM8单片机的红外和超声波相结合的距离继电器的应用设计。阐述了该距离继电器的测距原理。经实际应用证明,该距离继电器的测量距离远大于10 m,克服了普通超声波测量距离只能达到5 m左右的问题,并且消除了测量的盲区。测量精度可以精确到1 cm,符合并超过实际应用要求。

摘要：目前基于压电材料等的冲击力传感器由于其材料本身的脆性限制了其应用范围,Galfenol合金具有中等磁致伸缩以及较高机械强度,更适用于对冲击载荷的检测。提出以Galfenol合金(铁-镓合金)为敏感元件的磁致伸缩冲击力传感器,提出三种不同结构的敏感元件(棒、等截面矩形梁与变截面工字梁),通过建立动力学模型对比其整体的传感性能,并采用正交设计的方法对变截面工字梁的尺寸进行优化设计。动力学模型的对比表明,基于变截面工字梁的传感器灵敏度最高。对基于变截面工字梁的传感器进行试验研究,并采用麦夸特法对传感器进行标定,试验结果表明该传感器可实现对冲击力准确测量,平均误差不超过5.73%。该传感器可实现对瞬态冲击的检测,拓宽了Galfenol合金的动态检测领域。冲击载荷可直接作用在传感器的Galfenol合金梁上,不需要额外的保护措施,结构更简单。通过结构优化对传感器的灵敏度作了进一步的提升。

摘要：磁致伸缩力传感器依靠材料磁化强度的改变来表征外部力载荷的大小,研究了基于Fe-Ga合金磁致伸缩逆效应的力传感模型,采用三维有限元方法对力传感磁路进行了优化与设计。为了研究不同磁场和负载对材料磁化强度的影响,以均质能量公式为基础,在均质能量公式中引入以应力和磁场为自变量的吉布斯自由能函数,建立了描述合金磁化强度随应力变化关系的模型。为对模型进行验证,建立了一套磁致伸缩力传感特性测试系统,分别对Fe-Ga合金和Terfenol-D力传感特性进行测试与对比,验证试验表明所建立的模型可以较好预测磁化强度的变化,并且可以预测偏置磁场的影响。在Fe-Ga合金与Terfenol-D的对比试验中发现,Fe-Ga合金对偏置磁场更为敏感,并且磁滞非线性较Terfenol-D更小,由于无退火应力,Terfenol-D在偏置较低时出现负方向的磁化强度。

摘要：为能够准确预测超磁致伸缩电静液作动器(M-EHA)的动态输出特性,提出一种考虑流体体积模量和密度变化的非线性动力学建模方法。采用Jiles-Atherton磁滞模型对超磁致伸缩材料的本征非线性进行描述,并通过整流阀振动方程、流量方程、管路压降方程和液压缸动力学方程对流体整体传动特性进行建模。为研究流体体积模量和密度变化的影响,将流体有效体积模量处理为压力的函数,并结合电液模拟理论研究了管路中流体的可压缩性、惯性以及黏性对于M-EHA输出性能的影响,最终建立了其非线性动力学模型。采用4阶龙格库塔法对模型进行迭代求解,并结合试验对比分析,研究了驱动频率、偏置压力以及负载与作动系统输出性能之间的关系。研究结果表明,作动系统输出性能随驱动频率呈双峰变化趋势,且随着偏置压力增加,峰值频率上升,在2.6 MPa偏压时,达到最佳输出水平,为高性能M-EHA的设计开发与优化奠定了理论基础。

摘要：根据小型断路器的工作原理,对热双金属片的温度及形变特性进行了实验研究,并得到小型断路器的脱扣位移.应用有限元软件ANSYS Workbench,构建热双金属片的有限元模型,采用电-热-结构耦合分析方法探讨在不同整定电流状况下,热双金属片的温度分布及形变分布规律等关键特征,为小型断路器热双金属片的设计和优化提供方法与依据.基于有限元软件ANSYS Workbench对热双金属片进行优化设计,根据具体工作状况建立参数化模型,并通过粒子群算法分析寻找最优解,从而设计出热双金属片的理想尺寸,并通过实验验证了该设计分析的正确性和可行性.

摘要：设计了一种带温度补偿和可通信功能的数字式电流互感器。该数字式互感器以STM32F103芯片为核心,利用霍尔电流传感器ACS712采集交流电流信号,经STM32F103模数转换和真有效值计算处理,并进行Modbus/TCP数据封装,通过工业以太网传给上位机,实现了数字式电流互感器与上位机之间的通信。由于温度是影响ACS712测量精度的最主要因素,所以采用插值法对数字式电流互感器进行温度补偿,消除了温度对霍尔电流传感器测量精度的影响。实验表明,所设计的数字式电流互感器具有可通信、精度高、性能稳定等优点。