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标量磁位积分方程法计算舰艇三维静磁场 被引量:3
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作者 何保委 周国华 +2 位作者 刘胜道 宗敬文 唐烈峥 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期948-956,共9页
掌握舰艇磁场分布规律是实施舰艇磁防护技术的重要前提,采用积分方程法计算舰艇三维静磁场是有效手段之一。积分方程法通常建立以剖分单元内磁化强度或者磁感应强度为待求量的方程组,基于所求得的源区值获得整个场域的解。若想进一步提... 掌握舰艇磁场分布规律是实施舰艇磁防护技术的重要前提,采用积分方程法计算舰艇三维静磁场是有效手段之一。积分方程法通常建立以剖分单元内磁化强度或者磁感应强度为待求量的方程组,基于所求得的源区值获得整个场域的解。若想进一步提高磁场计算精度,需要增加网格密度,代价则是计算机的内存需求和计算量急剧增加。针对这一问题,采用一种以标量磁位为待求量的积分方程。将铁磁源区划分为四面体单元,根据变分原理将未知函数分片展开,按照单元和节点的相对位置关系寻找奇异积分,采用参数替换的方法转化为非奇异积分。球体解析模型表明:使用标量磁位进行建模仅需将源区离散为粗糙的网格单元即可得到高精度的磁场计算结果;网格加密后,标量建模方法在保持计算精度的同时,内存需求和CPU执行时间大幅小于矢量建模方法。开展了三维舰船磁场的虚拟验证实验,对于大型船体等需要精细划分网格的铁磁物体,标量磁位积分方程法计算得到的磁场与有限元商业软件的计算结果吻合较好,并且与矢量建模方法相比更加高效和节约内存。 展开更多
关键词 舰艇 积分方程法 标量磁位 四面体单元 奇异积分
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用标量电位法与双标量磁位法计算铝电解槽三维磁场 被引量:22
2
作者 姜昌伟 梅炽 +1 位作者 周乃君 徐顺生 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期1021-1025,共5页
以商业软件ANSYS为开发平台,采取标量电位法和双标量磁位法相结合的方法开发了铝电解槽电场与磁场计算模块,并应用到154kA铝电解槽磁场计算。磁场计算结果表明:水平磁场基本上形成一个顺时针的漩涡,而垂直磁场呈现较好的反对称关系;|Bx|... 以商业软件ANSYS为开发平台,采取标量电位法和双标量磁位法相结合的方法开发了铝电解槽电场与磁场计算模块,并应用到154kA铝电解槽磁场计算。磁场计算结果表明:水平磁场基本上形成一个顺时针的漩涡,而垂直磁场呈现较好的反对称关系;|Bx|max、|By|max和|Bz|max的计算值与测试值误差分别为0.7%、8.8%和6.7%;各个测点的磁感应强度分量Bx、By和Bz计算值与测试值绝对平均误差分别为14.8%、7.8%和14.9%。计算值与测试值比较接近,表明该方法可以满足铝电解槽母线设计时的磁场仿真计算的要求。 展开更多
关键词 铝电解槽 标量 标量磁位 ANSYS
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双标量磁位的表面阻抗法 被引量:7
3
作者 李琳 崔翔 +1 位作者 苑津莎 程志光 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 1996年第2期87-91,共5页
提出双标量磁位的表面阻杭法,以计算含有钢板的三维磁场分布和钢板涡流损耗。文中在钢板周围采用全标量磁位处理阻抗边界条件,而在源电流区域采用简化标量磁位,并应用磁余能量方法,引入等效虚拟磁性材料处理钢板的非线性问题。将本... 提出双标量磁位的表面阻杭法,以计算含有钢板的三维磁场分布和钢板涡流损耗。文中在钢板周围采用全标量磁位处理阻抗边界条件,而在源电流区域采用简化标量磁位,并应用磁余能量方法,引入等效虚拟磁性材料处理钢板的非线性问题。将本方法应用于TEAM问题21模型,计算结果与实测结果相吻合。 展开更多
关键词 表面阻抗 标量磁位
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154kA预焙铝电解槽三维磁场的双标量磁位法计算 被引量:5
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作者 姜昌伟 周乃君 +1 位作者 梅炽 肖胜华 《有色金属》 CSCD 2003年第3期76-79,共4页
以标量电位法和双标量磁位法相结合 ,对 15 4kA预焙铝电解槽磁场进行三维数值计算。计算结果表明 ,水平磁场基本上形成一个顺时针的漩涡 ,垂直磁场呈现较好的反对称关系。计算结果与实际测量结果基本相符 。
关键词 冶金技术 铝电解槽 标量磁位 计算 炼铝
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双标量磁位的表面阻抗法解的唯一性
5
作者 李琳 崔翔 《华北电力学院学报》 北大核心 1996年第3期1-6,共6页
在已发表的论文“双标量磁位的表面阻抗法”的基础上,对三维多连域涡流问题,进一步证明当采用全标量磁位处理阻抗边界条件时,全标量磁位和简化标量磁位具有唯一解。最后,以国际TEAM第21基准问题为实例,讨论了各种边界的处理... 在已发表的论文“双标量磁位的表面阻抗法”的基础上,对三维多连域涡流问题,进一步证明当采用全标量磁位处理阻抗边界条件时,全标量磁位和简化标量磁位具有唯一解。最后,以国际TEAM第21基准问题为实例,讨论了各种边界的处理方法。 展开更多
关键词 表面阻抗法 标量磁位 涡流
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单标量磁位法在静态磁场数值计算中的应用 被引量:5
6
作者 钱金根 倪光正 程卫英 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第4期228-233,共6页
本文运用经典的磁荷理论,修正了简化标量位法的物理内涵,并在新的基点上建立了单标量磁位法在静态磁场数值计算中的有限元数学模型;然后分别以二维平行平面磁场和轴对称磁场的典型问题为算例,给出验证。计算结果表明,基于有限元的... 本文运用经典的磁荷理论,修正了简化标量位法的物理内涵,并在新的基点上建立了单标量磁位法在静态磁场数值计算中的有限元数学模型;然后分别以二维平行平面磁场和轴对称磁场的典型问题为算例,给出验证。计算结果表明,基于有限元的单标量磁位法是应用于静态磁场数值分析的理想方法。 展开更多
关键词 标量磁位 有限元法 静态 数值计算
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基于磁标量位的定点频域算法及其在叠片铁心偏磁问题中的应用 被引量:5
7
作者 赵小军 晋志明 +1 位作者 曹越芝 鲁君伟 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第17期3590-3598,共9页
采用复指数级数对周期变量进行展开,提出基于磁标量位和电矢量位的定点频域分解算法,并应用于叠片铁心直流偏磁问题的计算和分析。采用棱单元对电矢量位进行插值计算。考虑场路耦合关系,以磁标量位和励磁电流为未知量建立求解二维非线... 采用复指数级数对周期变量进行展开,提出基于磁标量位和电矢量位的定点频域分解算法,并应用于叠片铁心直流偏磁问题的计算和分析。采用棱单元对电矢量位进行插值计算。考虑场路耦合关系,以磁标量位和励磁电流为未知量建立求解二维非线性场的频域方程。引入定点磁导率实现各次谐波的解耦,有效地降低了频域求解的计算代价。利用叠片铁心模型进行直流偏磁实验,将计算结果与实验结果进行了比较,验证了该方法在直流偏磁问题计算与分析中的有效性。 展开更多
关键词 标量 频域分解 场路耦合 电矢量 直流偏
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电流域标量处理法在横向磁场电机三维磁场分析中的应用 被引量:10
8
作者 郑文鹏 施进浩 +1 位作者 屠关镇 江建中 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期65-69,88,共6页
横向磁场电机具有电磁解耦、设计灵活、输出力密度大等优点,引起广泛关注。但是该种电机磁路复杂,需采用三维场分析。在三维有限元磁场中如果对电流区域进行适当处理,采用标量磁位进行分析,可以比采用矢量磁位大大提高计算速度。本文首... 横向磁场电机具有电磁解耦、设计灵活、输出力密度大等优点,引起广泛关注。但是该种电机磁路复杂,需采用三维场分析。在三维有限元磁场中如果对电流区域进行适当处理,采用标量磁位进行分析,可以比采用矢量磁位大大提高计算速度。本文首先对任意形状的电流区域在不同坐标系下的一般处理方法进行了系统推导;然后,将该一般方法进一步应用于特殊情况下的电流区域,使得问题得到简化;最后,根据所推导的原理编制三维有限元软件,利用该软件对样机磁场进行计算,试验结果表明了该方法的正确性。 展开更多
关键词 通电机 标量磁位 三维有限元法
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一种舰船高精度感应磁场快速正演建模方法
9
作者 何保委 孙兆龙 +2 位作者 刘月林 周国华 唐烈峥 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1589-1601,共13页
为了解决矢量积分方程法计算舰船感应磁场时效率较低和计算量较大的问题,提出一种基于简化标量磁位的积分方程正演模型,并引入多层自适应交叉近似(MLACA)算法,不仅能够保证磁场计算精度,还能大幅减少计算机的内存需求和计算时间。数值... 为了解决矢量积分方程法计算舰船感应磁场时效率较低和计算量较大的问题,提出一种基于简化标量磁位的积分方程正演模型,并引入多层自适应交叉近似(MLACA)算法,不仅能够保证磁场计算精度,还能大幅减少计算机的内存需求和计算时间。数值仿真表明,使用基于MLACA的标量积分方程法能够快速获取高精度的铁磁物体感应磁场。针对舰船铁磁材料的磁性参数不易获取的问题,基于磁场实测值和正演耦合模型,以磁场拟合度、磁化率先验分布和光滑约束条件为目标函数建立磁化率反演模型,并采用模拟退火(SA)算法优化得到等效磁化率的空间分布。球壳数值仿真和船模试验结果表明,磁化率反演优化模型有效可行,其中球壳磁场的预测误差为2.2%,船模磁场的预测误差约为4.8%。 展开更多
关键词 舰船 简化标量磁位 多层自适应交叉近似 模拟退火法 等效化率
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笼型异步磁力耦合器机械特性与试验 被引量:16
10
作者 葛研军 袁直 +2 位作者 贾峰 杨均悦 周凯凯 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期68-74,共7页
为有效解决目前机械传动系统中选用电机时功率裕度过大而普遍存在的能源利用效率较低问题,提出一种基于三相异步电机鼠笼转子的异步磁力耦合器(squirrel cage asynchronous magnetic coupler,SCAMC)。结合SCAMC具体结构特点,采用标量磁... 为有效解决目前机械传动系统中选用电机时功率裕度过大而普遍存在的能源利用效率较低问题,提出一种基于三相异步电机鼠笼转子的异步磁力耦合器(squirrel cage asynchronous magnetic coupler,SCAMC)。结合SCAMC具体结构特点,采用标量磁位法及二维场边界条件,建立气隙磁场数理模型;在气隙磁通密度中引入时间变量,推导出感生电流随时间变化的表达式;基于电流叠加性,将笼条电流折算到转子表面,并沿圆周方向对感生电流所形成的洛伦兹力进行积分,建立了SCAMC的电磁转矩模型。基于上述理论及技术基础,设计并制造出一台37 k W SCAMC样机,并对其机械特性进行理论计算、仿真验证及试验测试。结果表明:转差率相同时,所得的仿真及试验数据与理论计算值相比,误差不超过5%;SCAMC与同容量的三相异步电机相比,线性工作区更宽,过载能力更强,但其机械特性偏软,可有效缓解负载对电机的冲击。该研究可为磁力耦合器在大惯量、难启动及经常性过载机械设备中的应用提供参考。 展开更多
关键词 机械化 模型 试验 力耦合器 鼠笼转子 机械特性 转矩 标量磁位
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圆筒永磁直线同步电机磁场和推力分析 被引量:13
11
作者 赵镜红 张晓锋 +1 位作者 张俊洪 高嵬 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期12-17,共6页
针对轴向磁化圆筒永磁直线同步电机,提出一种基于圆柱坐标的标量磁位分离变量法的磁场解析计算方法,并利用该解析法对无槽电机的气隙磁场分布进行理论分析,得出气隙磁场的轴向和径向磁场分布的解析结果,并解析计算了电机的推力。利用有... 针对轴向磁化圆筒永磁直线同步电机,提出一种基于圆柱坐标的标量磁位分离变量法的磁场解析计算方法,并利用该解析法对无槽电机的气隙磁场分布进行理论分析,得出气隙磁场的轴向和径向磁场分布的解析结果,并解析计算了电机的推力。利用有限元数值计算法对磁场和推力结果进行验证。结果表明,该电机气隙磁场的两种计算方法的结果误差很小,验证了标量磁位分离变量法解析计算气隙磁场及电磁推力的正确性和实用性。给出实验样机的径向磁场分布实验结果,磁密实测值与计算值一致,用负载传感器对电机额定负载的推力进行了实测,验证了样机分析和设计的正确性。 展开更多
关键词 直线同步电机 圆筒 有限元 轴向充 标量磁位 分离变量法
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双筒永磁向心轴承磁力工程化解析算法研究 被引量:20
12
作者 田录林 李言 +1 位作者 王山石 杨静 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期57-61,共5页
针对径向磁化的双筒永磁轴承存在磁力计算复杂、由等效磁荷法得出的磁力数学模型不便推广到多筒永磁轴承及缺乏具有明确参量关系的工程化解析磁力计算公式等问题,该文用标量磁位的拉普拉氏方程经复变函数的保角变换等方法,得出一个简明... 针对径向磁化的双筒永磁轴承存在磁力计算复杂、由等效磁荷法得出的磁力数学模型不便推广到多筒永磁轴承及缺乏具有明确参量关系的工程化解析磁力计算公式等问题,该文用标量磁位的拉普拉氏方程经复变函数的保角变换等方法,得出一个简明的工程化磁力解析计算公式。该式能明确反映出磁力与相关参量的关系,也便于推广到多筒永磁轴承磁力计算。该式表明:径向磁化的双筒永磁轴承径向磁力分别与磁筒轴向有效长度、剩磁感应强度和永磁圆筒平均半径处磁通密度成正比,磁力随内外磁筒间隙的增大而减小,随间隙半径和径向偏心的增大而增大。实验证明,该模型计算值与实测值基本接近。这为设计径向磁化的双筒永磁轴承和具有更大承载力的多筒永磁轴承提供了一个实用的工具。 展开更多
关键词 径向 双筒永轴承 标量磁位 数学模型
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双层Halbach永磁电机解析建模与优化 被引量:27
13
作者 倪有源 何强 王群京 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期53-60,68,共9页
提出双层Halbach永磁电机的二维解析模型,模型中转子永磁包括内外两层,每层每极均由两块永磁构成,且每层中间磁块均为径向磁化。通过分区域求解标量磁位的微分方程,解析得到双层Halbach无槽电机的气隙磁场。利用卡特系数考虑齿槽作用,... 提出双层Halbach永磁电机的二维解析模型,模型中转子永磁包括内外两层,每层每极均由两块永磁构成,且每层中间磁块均为径向磁化。通过分区域求解标量磁位的微分方程,解析得到双层Halbach无槽电机的气隙磁场。利用卡特系数考虑齿槽作用,解析获得双层Halbach有槽电机的气隙磁场。接着,为优化气隙磁场波形,分别解析获得外层径向磁化磁块的最优极弧比和内层径向磁化磁块的最优极弧比,从而获得双层Halbach电机气隙磁场的优化解。计算结果表明,双层Halbach电机不仅气隙磁场和反电势的波形正弦度都优于单层Halbach电机,而且电磁转矩的波动更小,因此具有更好的电磁性能。二维有限元法与二维解析法计算结果一致性较好,验证了二维解析模型的正确性。 展开更多
关键词 双层Halbach电机 标量磁位 二维解析模型 最优极弧比 气隙场优化 正弦度
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径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场和推力解析计算 被引量:15
14
作者 赵镜红 张俊洪 +1 位作者 方芳 高嵬 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第7期154-160,共7页
介绍了一种基于标量磁位分离变量法(圆柱坐标)的径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场解析计算方法。利用该解析法理论分析了无槽电机的气隙磁场,得到了气隙磁场的轴向和径向磁场分布的解析结果;同时对有槽电机引入了卡特系数并利用许-克... 介绍了一种基于标量磁位分离变量法(圆柱坐标)的径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场解析计算方法。利用该解析法理论分析了无槽电机的气隙磁场,得到了气隙磁场的轴向和径向磁场分布的解析结果;同时对有槽电机引入了卡特系数并利用许-克变换构造了考虑齿槽效应的气隙相对比磁导函数,得出了径向磁通密度的解析表达式;此外,文中还利用解析法计算了无槽电机的推力;通过有限元数值算法对磁场和推力进行计算,结果表明,该电机气隙磁场及电磁推力的两种计算方法的结果误差很小,验证了解析法的正确性和实用性。最后给出了无槽型实验样机的径向磁场分布以及电机额定负载时的推力实验结果,验证了样机分析和设计的正确性。 展开更多
关键词 径向充 圆筒永直线同步电机 标量磁位 分离变量法 有限元 相对比
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基于磁荷模型的永磁体空间磁场的有限元分析与计算 被引量:28
15
作者 汤双清 沈洁 +1 位作者 陈习坤 蔡敢为 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 2003年第5期452-455,共4页
基于等效磁荷模型对永磁体空间磁场进行分析,并利用泛函理论建立了与该模型对应的变分形式,再利用变分原理详细地讨论了有限元计算方法。由于等效磁荷模型使用仅有一个自由度的标量磁位,因而计算起来比具有3个自由度的矢量磁位的等效电... 基于等效磁荷模型对永磁体空间磁场进行分析,并利用泛函理论建立了与该模型对应的变分形式,再利用变分原理详细地讨论了有限元计算方法。由于等效磁荷模型使用仅有一个自由度的标量磁位,因而计算起来比具有3个自由度的矢量磁位的等效电流法更简便。从永磁磁力轴承磁场的算例中可以看出,用等效磁荷模型的有限元法计算永磁体空间磁场是非常简便和有效的。 展开更多
关键词 标量磁位 矢量 有限元 等效荷模型 空间
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对磁流变抛光技术中磁场的分析 被引量:8
16
作者 张峰 余景池 +1 位作者 张学军 谭庆昌 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期42-44,48,共4页
本文对磁流变抛光 (magnetorheological finishing)过程中所采用的梯度磁场 ,以及磁流变抛光液 (MRP fluid)中的磁性颗粒在磁场中的受力情况进行了分析 ,进而证明了该磁场满足磁流变抛光的要求。
关键词 流变抛光 流变抛光液 标量磁位 偶极子 场分析
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径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场分析 被引量:5
17
作者 赵镜红 张晓锋 +1 位作者 张俊洪 高嵬 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期989-993,共5页
针对径向充磁圆筒永磁直线同步电机,介绍了一种基于圆柱坐标标量磁位的分离变量法的磁场解析计算方法,并对大气隙无槽电机的气隙磁场分布进行了理论分析,得出气隙磁场轴向和径向磁场分布的解析结果.对有槽电机引入卡特系数,得出了修正... 针对径向充磁圆筒永磁直线同步电机,介绍了一种基于圆柱坐标标量磁位的分离变量法的磁场解析计算方法,并对大气隙无槽电机的气隙磁场分布进行了理论分析,得出气隙磁场轴向和径向磁场分布的解析结果.对有槽电机引入卡特系数,得出了修正的解析结果表达式,解析计算了电机的推力.利用有限元分析法,对磁场和推力计算结果进行了验证.结果表明,该电机气隙磁场的解析法和有限元法的计算结果误差很小,从而验证了标量磁位分离变量法计算气隙磁场及解析计算推力的正确性和实用价值. 展开更多
关键词 径向充 圆筒永直线同步电机 圆柱坐标的标量磁位 分离变量法 有限元
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稳定悬浮状态下无轴承开关磁阻电机电感特性 被引量:4
18
作者 刘泽远 王世山 邓智泉 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期165-170,共6页
针对二维有限元和磁链法计算无轴承开关磁阻电机(Bearingless switched reluctance motor,BSRM)电感特性的局限性,建立了BSRM稳定悬浮时的三维有限元模型,采用双标量磁位法计算得到其磁场分布,应用一种仅需计算非线性系统能量增量即可... 针对二维有限元和磁链法计算无轴承开关磁阻电机(Bearingless switched reluctance motor,BSRM)电感特性的局限性,建立了BSRM稳定悬浮时的三维有限元模型,采用双标量磁位法计算得到其磁场分布,应用一种仅需计算非线性系统能量增量即可计算电感的增强型能量增量法,计算其绕组电感。以一7.5 kW,12/8结构的BSRM为例,简单比较了双标量磁位法与二维有限元法、矢量磁位法和棱边有限元法分别求解BSRM磁场时的计算规模和平均计算时间,说明了双标量磁位法在大规模计算场合的优越性;研究了电感与转子径向位移的关系;计算获得了样机处于稳定悬浮状态下的主、悬浮绕组电感;研究了端部效应对电机磁场分布和绕组电感的影响。通过实验验证了电感计算的准确性,为优化设计和精确控制该类电机奠定了基础。 展开更多
关键词 电感 有限元法 增强型能量增量法 标量磁位 无轴承开关阻电机
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三维有限元法求解无轴承开关磁阻电机电感 被引量:3
19
作者 刘泽远 王世山 邓智泉 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期708-714,共7页
以一台12/8结构的无轴承开关磁阻电机为研究对象,选用不同未知量作为自由度,分别采用双标量磁位法、矢量磁位法和棱边有限元法对电机进行建模及计算,分析端部效应对电机磁场特性的影响;利用增强型能量增量法计算电机主、悬浮绕组的静态... 以一台12/8结构的无轴承开关磁阻电机为研究对象,选用不同未知量作为自由度,分别采用双标量磁位法、矢量磁位法和棱边有限元法对电机进行建模及计算,分析端部效应对电机磁场特性的影响;利用增强型能量增量法计算电机主、悬浮绕组的静态电感,研究无轴承开关磁阻电机的电感特性。通过与电感二维计算值和测量值的比较得到:无轴承开关磁阻电机端部效应严重,在不对齐位置处2D计算误差较大;棱边有限元法相对于另两种三维方法在求解高度非线性磁场问题时具有较高的计算精确度。 展开更多
关键词 开关阻电机 无轴承开关阻电机 电感 有限元法 标量磁位 矢量 棱边有限元法 增强型能量增量法
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大型铝电解槽磁场的有限元法综合分析 被引量:6
20
作者 杨溢 李朗如 《有色金属》 CAS CSCD 2002年第3期66-69,共4页
运用有限元法分析计算大型铝电解槽的磁场分布和主要影响因素。用Biot -Savart定律的线电流形式直接计算槽周母线电流产生的磁场 ,结果与用有限元法计算的差别是不大的。槽内电流产生的磁场需用矢量磁位表示 ,其满足泊松方程。铁磁物质... 运用有限元法分析计算大型铝电解槽的磁场分布和主要影响因素。用Biot -Savart定律的线电流形式直接计算槽周母线电流产生的磁场 ,结果与用有限元法计算的差别是不大的。槽内电流产生的磁场需用矢量磁位表示 ,其满足泊松方程。铁磁物质的影响为铁磁屏蔽作用。将各项计算结果进行矢量叠加 ,便可得出总的磁场分布 ,与实测值基本相符。 展开更多
关键词 大型铝电解槽 有限元法 标量磁位 矢量
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