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基于Halbach阵列的电磁超声横波换能器优化设计
1
作者 沈柿强 陆铭慧 +2 位作者 程树云 胡克 胡宇 《中国测试》 北大核心 2025年第7期111-119,共9页
针对常规磁体结构的电磁超声横波换能器换能效率低的问题,提出一种基于Halbach阵列的电磁超声横波换能器,采用双层Halbach阵列永磁体结构。通过有限元仿真和实验对多种磁体结构进行对比分析。结果表明:单层Halbach阵列磁体的最大垂直磁... 针对常规磁体结构的电磁超声横波换能器换能效率低的问题,提出一种基于Halbach阵列的电磁超声横波换能器,采用双层Halbach阵列永磁体结构。通过有限元仿真和实验对多种磁体结构进行对比分析。结果表明:单层Halbach阵列磁体的最大垂直磁通密度是单磁体和传统排列磁体的2.32倍和1.54倍,具有上下层不同大小的双层Halbach阵列磁体在体积减小37%的情况下还能提升10%的最大垂直磁通密度。同时采用正交试验对换能器参数进行研究,仿真结果表明:线圈直径、同层线圈间距和双层线圈间距对回波幅值的影响显著,背板厚度和背板到线圈距离的影响则不显著,并通过实验验证正交实验结果的准确性。研究结果表明,优化后的具有双层Halbach阵列磁体的换能器激励横波的幅值相比传统单磁体、传统排列磁体和单层Halbach磁体分别提高122%、55%和10%,信噪比分别提高7.7、4.6、1.2 dB,实验和仿真两者有很好的验证效果。 展开更多
关键词 电磁超声横波换能器 双层halbach阵列 正交试验 优化设计 换能效率
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Halbach阵列的磁流变化学抛光工艺研究
2
作者 徐泽超 尹韶辉 +1 位作者 王哲 马双琪 《表面技术》 北大核心 2025年第14期141-150,共10页
目的 提高磁流变化学抛光(MRFC)方法加工碳化硅的抛光效率与效果。方法 通过使用电磁场有限元分析软件Ansys Maxwell对Halbach阵列励磁装置进行仿真分析,磁感应强度B>400 mT的区域大致覆盖整个励磁装置上方,励磁面积达到18 000 mm^(... 目的 提高磁流变化学抛光(MRFC)方法加工碳化硅的抛光效率与效果。方法 通过使用电磁场有限元分析软件Ansys Maxwell对Halbach阵列励磁装置进行仿真分析,磁感应强度B>400 mT的区域大致覆盖整个励磁装置上方,励磁面积达到18 000 mm^(2),验证其能满足磁流变抛光的要求。采用正交实验方法对工艺参数进行优化,结合响应函数模型与极差分析获取最佳工艺参数;进行单因素实验,研究磨粒种类、磨粒粒径、混合磨粒对碳化硅磁流变化学抛光加工性能的影响,并测量加工面粗糙度以分析抛光效果。结果 最佳的工艺参数组合为工件转速200 r/min,抛光盘转速15 r/min,励磁间隙13 mm,工作间隙1 mm。金刚石磨粒抛光60 min后,表面粗糙度Ra达到1.6 nm,优于其他种类磨粒。金刚石磨粒粒径降低能够提升抛光效果,加工面粗糙度随磨粒粒径降低而降低,但磨粒粒径降低至0.5 um以下时,粗糙度变化不再符合此规律。复合磨粒抛光液在0.4比例下可获得更优异的抛光效果,可获得表面粗糙度Ra为0.45 nm的超光滑表面。结论 应用Halbach阵列励磁的磁流变抛光方法加工碳化硅材料,能够获得亚纳米级表面粗糙度。 展开更多
关键词 碳化硅 磁流变化学抛光 halbach阵列 表面粗糙度 金刚石磨粒
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环形TMR阵列电流传感器的偏心、倾斜模型与校准方法研究
3
作者 周柯 金庆忍 +2 位作者 奉斌 莫枝阅 卢柏桦 《传感技术学报》 北大核心 2025年第5期833-840,共8页
针对基于环形单轴隧道磁阻(Tunnel Magnetoresistance,TMR)阵列的电流传感测量技术容易产生载流长直导线偏心、倾斜影响测量精度的问题,提出了一种基于单轴TMR传感信号深度学习的电流计算方法。首先研究了环形单轴TMR阵列的测量原理,并... 针对基于环形单轴隧道磁阻(Tunnel Magnetoresistance,TMR)阵列的电流传感测量技术容易产生载流长直导线偏心、倾斜影响测量精度的问题,提出了一种基于单轴TMR传感信号深度学习的电流计算方法。首先研究了环形单轴TMR阵列的测量原理,并建立了载流长直导线偏心和倾斜时磁场模型,获取了任意偏心、倾斜情况下的磁场样本数据,并以此样本数据训练构建的深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)模型,最后利用预测数据计算载流长直导线的电流计算值,实现传感器偏心及倾斜误差自动校正。通过验证发现,该计算方法的电流测量误差基本稳定在0.5%以内,明显优于传统的安培环路定律方法,在高精度电流测量方向具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 电流检测 隧道磁阻 环形阵列 深度学习 深度神经网络
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基于Halbach阵列轴向式电涡流阻尼器性能提升
4
作者 朱前坤 梁玉坤 +1 位作者 王宪玉 杜永峰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第22期45-52,共8页
为了提高轴向式电涡流阻尼器的阻尼性能,引入Halbach阵列,建立了Halbach阵列轴向式电涡流阻尼器(Halbach array axial eddy current damper,HAECD)模型。首先,阐明了HAECD的整体构造、工作原理与力学特性,采用三维电磁场有限元瞬态分析... 为了提高轴向式电涡流阻尼器的阻尼性能,引入Halbach阵列,建立了Halbach阵列轴向式电涡流阻尼器(Halbach array axial eddy current damper,HAECD)模型。首先,阐明了HAECD的整体构造、工作原理与力学特性,采用三维电磁场有限元瞬态分析方法验证电涡流单元阻尼系数计算的准确性;然后,建立四种阵列方式的电涡流阻尼单元计算模型并进行了优化分析;最后,分析了永磁体厚度、磁化角度及磁极配比对HAECD阻尼系数的影响。研究结果表明:Halbach阵列相较于其他阵列方式,在同等磁体体积情况下的阻尼系数提升率最高可达59.2%;针对本装置,适当增加永磁体厚度能有效提升阻尼系数,最优磁体厚度为31 mm;当磁化角度为2°时,阻尼系数最大;阻尼系数随着磁极配比的增大而逐渐缓慢增加,当磁极配比为2.5时,阻尼性能最优。 展开更多
关键词 桥梁结构 振动控制 阵列优化 参数分析 halbach阵列
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基于环形阵列的油管损伤三维成像检测方法研究
5
作者 罗有刚 桂捷 +3 位作者 富锐萍 胡相君 黄周启 王策 《现代电子技术》 北大核心 2024年第2期155-159,共5页
传统的瞬变电磁套管损伤检测技术是通过采集数据来反映套管损伤情况的二次场信息,反演套管二维壁厚曲线,为套管损伤提供解释依据。为了使套管损伤解释得更加高效、直观、精准,满足井口油管三维成像的需求,建立一种基于环形阵列式的井口... 传统的瞬变电磁套管损伤检测技术是通过采集数据来反映套管损伤情况的二次场信息,反演套管二维壁厚曲线,为套管损伤提供解释依据。为了使套管损伤解释得更加高效、直观、精准,满足井口油管三维成像的需求,建立一种基于环形阵列式的井口油管三维成像检测系统,利用探测仪器中环形阵列分布的TMR传感器,对井口油管各个方位的信息进行采集,使得采集到的数据能够描述不同深度、不同角度的损伤情况。结合套管半径、涡流扩散时间以及径向探测角度之间的关系,通过对井口三维数据的处理,实现套管内外壁三维成像,进而实现井口油管的非对称损伤解释。通过与传统的电磁探伤曲线的对比,验证了所提井口油管三维成像检测方法的有效性,为现场套管损伤解释工作提供重要依据。 展开更多
关键词 油管损伤 环形阵列 三维成像 瞬变电磁 TMR传感器 空间坐标转换
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新型三段Halbach永磁阵列无铁芯AFPMG设计与分析
6
作者 朱军 南怀春 +2 位作者 郭向伟 刘鹏辉 杨明 《江苏大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期105-111,共7页
为解决传统Halbach永磁阵列无铁芯轴向磁通永磁发电机(AFPMG)由于磁极永磁体用量增加而导致功率密度降低的问题,提出了一种变辅助磁极参数(极角和充磁夹角)的新型三段Halbach永磁阵列无铁芯AFPMG.采用三维有限元法,对新型三段Halbach永... 为解决传统Halbach永磁阵列无铁芯轴向磁通永磁发电机(AFPMG)由于磁极永磁体用量增加而导致功率密度降低的问题,提出了一种变辅助磁极参数(极角和充磁夹角)的新型三段Halbach永磁阵列无铁芯AFPMG.采用三维有限元法,对新型三段Halbach永磁阵列辅助磁极极角和充磁夹角进行了多目标优化设计,从而确定了最佳辅助磁极参数.最后对比了无铁芯AFPMG中采用不同磁极结构对发电机电压波形质量和功率密度的影响.结果表明:新型永磁发电机可以使发电机电压正弦波畸变率由2.40%下降为0.44%;相较传统两段Halbach和传统三段Halbach永磁阵列的无铁芯AFPMG,新型永磁发电机功率密度得到显著提高;新型永磁发电机的永磁体用量减少了16.68%,进而减轻了转子盘质量,使发电机更加适于低风速下稳定发电. 展开更多
关键词 轴向磁通永磁发电机 变辅助磁极参数 三段halbach永磁阵列 功率密度 电压波形质量
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基于响应面法的钛合金Halbach阵列增强磁流变抛光工艺参数优化 被引量：1
7
作者 廖煜晖 周宏明 +4 位作者 张泽林 陈卓杰 张祥雷 周芬芬 冯铭 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期53-64,共12页
目的提高钛合金磁流变抛光的表面质量和抛光效率。方法用Halbach磁场阵列强化磁场,通过载液盘与磁铁反向旋转来增强磁流变抛光效率,使抛光头拥有更强的恢复性与自锐性。通过仿真模拟和实际测量对比研究Halbach阵列与N-S阵列的磁场分布... 目的提高钛合金磁流变抛光的表面质量和抛光效率。方法用Halbach磁场阵列强化磁场,通过载液盘与磁铁反向旋转来增强磁流变抛光效率,使抛光头拥有更强的恢复性与自锐性。通过仿真模拟和实际测量对比研究Halbach阵列与N-S阵列的磁场分布和磁场梯度。依照试验结果描述抛光剪切力、表面粗糙度与表面微观形貌随时间的变化规律。采用响应面法优化载液盘转速、磁铁转速和加工间距等3个工艺参数,建立剪切力和表面粗糙度的拟合方程数学预测模型,并对其中的不显著项进行优化。结果在响应面交互作用分析中,工艺参数对剪切力的影响的大小顺序为加工间距、磁铁转速、载液盘转速;对表面粗糙度影响的大小顺序为载液盘转速、磁铁转速、加工间距。根据不同的需求,确定选定范围内的工艺参数组合,需要快速去除材料时,使剪切力趋于最大值的工艺参数组合为载液盘转速227 r/min,磁铁转速64 r/min,加工间距0.1 mm,通过20 min抛光后得到了表面粗糙度S_(a)为34.911 nm的光滑表面。抛光过程中,钛合金抛光所受剪切力τ为0.812 N。需要最优表面质量时,使表面粗糙度值趋于最小值的工艺参数组合为载液盘转速300 r/min,磁铁转速150 r/min,加工间距0.1 mm,通过20 min抛光后得到了表面粗糙度S_(a)为26.723 nm的光滑表面。抛光过程中,钛合金抛光所受剪切力τ为0.796 N。结论Halbach阵列拥有较高的磁场强度和富有空间变化的磁感线,能够使磁流变液中的磁链呈现出更多的姿态变化。根据响应面法优化后的剪切力和表面粗糙度预测模型,预测结果与验证试验结果相差很小,预测模型的准确度与可信度较高。 展开更多
关键词 磁流变抛光 halbach磁场阵列 钛合金 响应面法 剪切力 表面粗糙度
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基于Halbach阵列的新型吸附结构设计及其优化 被引量：1
8
作者 苏忠富 莫丽 +1 位作者 郭振兴 刘傲 《陕西科技大学学报》 北大核心 2024年第5期149-156,共8页
为解决目前爬壁机器人永磁式吸附结构难以改变吸附力大小的问题,提出了一种基于Halbach阵列的新型永磁式吸附结构,该结构由方形永磁体和圆柱形永磁体按一定的充磁方向排列组合而成,通过转动圆柱形永磁体改变充磁方向,从而改变吸附力大小... 为解决目前爬壁机器人永磁式吸附结构难以改变吸附力大小的问题,提出了一种基于Halbach阵列的新型永磁式吸附结构,该结构由方形永磁体和圆柱形永磁体按一定的充磁方向排列组合而成,通过转动圆柱形永磁体改变充磁方向,从而改变吸附力大小.采用ANSYS Maxwell软件研究了吸附结构各参数(永磁体数量、轭铁厚度、气隙大小)对吸附力和单位吸附力的影响,并对以上参数进行优选;以单位吸附力为目标参数,基于粒子群算法对两种永磁体尺寸进行优化,优化前永磁体体积为219823 mm^(3),吸附力为744 N,永磁利用率为0.00352N/mm^(3),优化后永磁体体积为160027.4 mm^(3),吸附力为819.7 N,永磁利用率为0.00510 N/mm^(3).研究结果表明:吸附结构优化后节省了27.2%所占据的空间,增加了15.1%的总体吸附力,提升了45.5%的永磁利用率,优化后吸附结构的吸附性能有了显著提高,可为永磁式吸附结构的设计及优化提供参考. 展开更多
关键词 爬壁机器人 吸附结构 halbach阵列 有限元仿真 粒子群算法
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基于Halbach阵列宏微复合驱动器的输出力优化研究 被引量：1
9
作者 喻曹丰 杨坤 +2 位作者 郑爽 魏益军 陶雪枫 《机床与液压》 北大核心 2024年第13期37-42,共6页
为提升宏微复合驱动器的输出力以及改善输出力波动,采用将永磁体进行Halbach阵列方式布置,并通过添加辅助磁轭来改变宏动线圈与永磁体的相对位置两种方法结合的方案。为验证优化方案的有效性,采用有限元电磁场仿真,分析宏微复合驱动器... 为提升宏微复合驱动器的输出力以及改善输出力波动,采用将永磁体进行Halbach阵列方式布置,并通过添加辅助磁轭来改变宏动线圈与永磁体的相对位置两种方法结合的方案。为验证优化方案的有效性,采用有限元电磁场仿真,分析宏微复合驱动器优化前后的输出力变化,并以提高输出力和降低输出力波动为目标,得出了Halbach阵列的永磁体最佳尺寸。最后搭建实验平台验证了优化方案的合理性。结果表明:优化方案使宏微复合驱动器在电流大小为4 A时,输出力达到95 N左右,输出力波动减小为23 N左右,验证了优化方案的合理性。 展开更多
关键词 halbach阵列 宏微复合驱动器 输出力优化 精密定位
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集横波与SH波一体的Halbach阵列换能器研究
10
作者 陈路安 吕福在 +2 位作者 张鹏飞 韩烨 唐志峰 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期274-287,共14页
为解决金属板超声体波测厚效率低下、导波扫查定量能力不足的问题,提出了一种集横波与水平剪切(SH)波为一体的Halbach阵列电磁超声换能器,在不增加体积的条件下,可同时实现横波和SH0阶导波的激励,兼具高精度定点测厚和区域缺陷扫查功能... 为解决金属板超声体波测厚效率低下、导波扫查定量能力不足的问题,提出了一种集横波与水平剪切(SH)波为一体的Halbach阵列电磁超声换能器,在不增加体积的条件下,可同时实现横波和SH0阶导波的激励,兼具高精度定点测厚和区域缺陷扫查功能。通过仿真对磁体阵列和线圈排布结构进行了建模与优化,基于优化结果加工、装配了换能器原型。针对SH波扫查和横波测厚功能分别搭建了实验平台,实验结果表明该换能器能够有效识别粘附铁块尺寸大于35 mm×10 mm×20 mm的缺陷回波,横波测厚的平均误差小于1.2%。该研究结合了超声体波定点测厚穿透强、准确度高以及SH波长距扫查、非频散的优势,提升了换能器的检测效率和功能性,具有良好的工业应用潜力。 展开更多
关键词 复合式换能器 线圈优化 halbach阵列 超声测厚 缺陷检测
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多波束环形频控阵零陷形成方法
11
作者 裴昶宇 徐伟 +2 位作者 黄平平 谭维贤 高志奇 《雷达科学与技术》 北大核心 2025年第1期92-100,共9页
针对环形频控阵在点对点通信过程中存在的定向位置处旁瓣较高的问题,本文提出了一种多波束环形频控阵零陷形成方法。首先考虑到理想的环形阵列结构在物理实现上较为困难,因此通过将多个线性阵列组合来近似实现环形阵列。但是环形阵列固... 针对环形频控阵在点对点通信过程中存在的定向位置处旁瓣较高的问题,本文提出了一种多波束环形频控阵零陷形成方法。首先考虑到理想的环形阵列结构在物理实现上较为困难,因此通过将多个线性阵列组合来近似实现环形阵列。但是环形阵列固有的弧形结构会引起波束畸变,通过利用相位补偿方案对其进行校正。同时为了解决点对点通信中发射波束在定向位置处旁瓣较高的问题,本文提出了将多频载波信号与线性约束最小方差法(LCMV)引入到改进的环形频控阵波束优化中。通过多频载波信号扩展LCMV的约束矩阵维度,并利用改进的距离-角度域二维LCMV波束形成方法,在所需的区域位置形成零陷。最后,通过一组实例仿真验证了多波束环形频控阵零陷形成方法的有效性。 展开更多
关键词 频控阵 环形阵列 多波束 零陷 波束形成
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基于Halbach阵列爬壁机器人永磁轮吸附单元的设计与优化 被引量：15
12
作者 潘柏松 张晋 +1 位作者 魏凯 叶宇峰 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2015年第4期393-397,F0004,共6页
针对爬壁机器人的工作环境和要求,基于Halbach阵列理论提出了新型磁轮吸附单元的拓扑结构.通过有限元仿真研究了磁轮轭铁厚度、极对数、轴向和周向磁化单元比例等若干因素对吸附力的影响.设计了两组实验,分别测试磁轮吸附力周向变化状... 针对爬壁机器人的工作环境和要求,基于Halbach阵列理论提出了新型磁轮吸附单元的拓扑结构.通过有限元仿真研究了磁轮轭铁厚度、极对数、轴向和周向磁化单元比例等若干因素对吸附力的影响.设计了两组实验,分别测试磁轮吸附力周向变化状况和空气隙对磁轮吸附的影响.在验证分析结果准确性的基础上,基于多岛遗传优化算法对磁轮结构参数进行了全局优化分析.结果表明:优化后的磁轮吸附力与磁轮重量比与优化前相比提高了近2倍,极大地提高了磁能利用率. 展开更多
关键词 环形halbach阵列 永磁轮 遗传优化
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新型Halbach阵列盘式永磁电机的磁场解析
13
作者 王晓远 尹春霞 李天元 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期21-31,共11页
基于印制电路板(PCB)技术的盘式永磁电机(AFPMM)提出一种新型Halbach阵列的转子结构,该阵列结构简单、易于优化。运用矢量磁位法对新型转子产生的空载气隙磁密进行解析推导,获得关于气隙磁场的数学模型。基于该模型,保持永磁体总用量不... 基于印制电路板(PCB)技术的盘式永磁电机(AFPMM)提出一种新型Halbach阵列的转子结构,该阵列结构简单、易于优化。运用矢量磁位法对新型转子产生的空载气隙磁密进行解析推导,获得关于气隙磁场的数学模型。基于该模型,保持永磁体总用量不变,以永磁体极弧系数比和径向长度比作为优化变量,气隙磁密基波幅值和谐波畸变率作为优化目标,确立最优转子结构参数。三维有限元仿真结果表明,解析法所得的气隙磁密波形与有限元法基本一致,验证了所提出解析模型的合理性。与传统Halbach阵列相比,新型Halbach阵列气隙磁密基波幅值提升了10.3%,同时谐波畸变率由19.8%降至4.8%,优化效果明显,可以有效降低高频工况下电机的涡流损耗、提升电机效率。最后制造一台样机进行相关实验测试,验证了解析和仿真分析的正确性,对PCB定子AFPMM的设计具有一定参考价值。 展开更多
关键词 解析法 电机设计 盘式永磁电机 气隙磁密 halbach阵列 印制电路板定子
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基于FPGA环形振荡电路的温度测量优化
14
作者 朱忠峻 胡定华 +1 位作者 李强 周凯航 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第3期102-114,共13页
环形振荡电路作为一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的温度传感器,因其结构简单、成本低廉且易于集成的优势,在温度检测领域得到了广泛应用。然而,环形振荡电路的测温精度易受多种因素的影响,包括非门个数、非门布局、振荡频率、采样时长... 环形振荡电路作为一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的温度传感器,因其结构简单、成本低廉且易于集成的优势,在温度检测领域得到了广泛应用。然而,环形振荡电路的测温精度易受多种因素的影响,包括非门个数、非门布局、振荡频率、采样时长、采样间隔以及冷却时间等设计和操作参数。因此,如何优化这些参数以提升测温精度具有重要的研究意义。基于控制变量法,系统地分析了上述关键参数对环形振荡电路测温性能的影响。首先,通过实验研究不同非门个数对振荡频率与测温误差的影响,发现非门个数的增加会降低振荡频率;进一步实验表明,将非门个数优化设置为40~48,可获得最佳的测温精度和分辨率。此外,对非门布局进行了深入分析,发现同可编程逻辑块(CLB)下左右Slice互连的延迟远大于跨CLB的互连延迟,通过布局优化选用特定的布局可以有效增加延迟,进而优化测温精度。通过对比采样时长、采样间隔及冷却时间等参数组合,提出了最优的系统参数配置。在最佳参数组合下的实验验证显示,温度误差最低可减少0.5℃,在25℃~85℃环境下相较于对比参数组合,平均温度误差从2.0℃下降到了1.2℃,降低了0.7℃,且在65℃以上的环境下,温度误差能够稳定控制在±1℃以内。最终结果证明,提出的参数优化方法显著提升了环形振荡电路的测温精度,为FPGA温度传感器的设计和应用提供了有力支持。 展开更多
关键词 温度传感器 环形振荡电路 传感器阵列 现场可编程门阵列(FPGA)
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新型双层Halbach永磁阵列的解析分析 被引量：28
15
作者 寇宝泉 曹海川 +1 位作者 李伟力 张晓晨 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期68-76,共9页
提出了一种新型双层Halbach永磁阵列,该阵列结构简单、易于优化,可以得到很高的气隙磁通密度正弦度。设计了一台高速无槽永磁同步电机,运用标量磁位法对双层Halbach永磁阵列在电机气隙中产生的磁场进行了解析分析,得到了气隙磁通密度的... 提出了一种新型双层Halbach永磁阵列,该阵列结构简单、易于优化,可以得到很高的气隙磁通密度正弦度。设计了一台高速无槽永磁同步电机,运用标量磁位法对双层Halbach永磁阵列在电机气隙中产生的磁场进行了解析分析,得到了气隙磁通密度的数学表达式,并进一步得到了电机空载反电动势。分析表明,优化后的气隙磁通密度的谐波畸变率仅为0.5%,反电动势中的谐波含量也非常小。制造了一台样机并进行了实验研究,通过解析、仿真与实验结果的对比,验证了解析方法的正确性。 展开更多
关键词 双层halbach 永磁阵列 解析分析 高速电机
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基于Halbach阵列的永磁球形电动机磁场 被引量：28
16
作者 夏长亮 李洪凤 +1 位作者 宋鹏 史婷娜 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第7期126-130,共5页
Halbach阵列永磁电机与常规磁体结构电机相比,具有更接近正弦的气隙磁密分布、更大的气隙磁通及良好的自屏蔽作用等特性。因此,Halbach阵列永磁电机具有效率高、体积小、重量轻等优点。本文提出一种Halbach阵列永磁球形电动机,介绍了其... Halbach阵列永磁电机与常规磁体结构电机相比,具有更接近正弦的气隙磁密分布、更大的气隙磁通及良好的自屏蔽作用等特性。因此,Halbach阵列永磁电机具有效率高、体积小、重量轻等优点。本文提出一种Halbach阵列永磁球形电动机,介绍了其基本结构和工作原理,并给出了转子磁极的Halbach阵列充磁规律。以转子4极、每极3块Halbach阵列磁体结构为例,对其磁场进行了分析,得出了磁场三维解析模型,并对磁场沿球坐标?和θ两个方向的谐波含量进行了研究。最后采用有限元方法对磁场进行了分析。 展开更多
关键词 halbach阵列 球形电动机 磁场计算 有限元法
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Halbach阵列无轴承永磁电机有限元分析 被引量：21
17
作者 朱熀秋 陈雷刚 +2 位作者 李亚伟 周令康 姜永将 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期45-49,共5页
针对气隙磁密对无轴承永磁电机可靠性、转矩脉动及径向悬浮力的影响,提出了Halbach阵列永磁转子结构。从无轴承永磁电机的转子结构出发,对常规面贴式永磁转子和Halbach阵列永磁转子进行了比较分析,并用Ansoft进行了有限元分析,得出了两... 针对气隙磁密对无轴承永磁电机可靠性、转矩脉动及径向悬浮力的影响,提出了Halbach阵列永磁转子结构。从无轴承永磁电机的转子结构出发,对常规面贴式永磁转子和Halbach阵列永磁转子进行了比较分析,并用Ansoft进行了有限元分析,得出了两种不同转子结构的磁力线分布图及气隙磁密波形,分别对两种转子结构的无轴承永磁电机的径向悬浮力与悬浮力绕组电流的关系进行了对比。分析结果表明:Halbach阵列应用在无轴承永磁电机中能显著提高气隙磁密及其正弦特性,增大径向悬浮力。Halbach阵列应用于无轴承永磁电机具有可行性和可靠性。 展开更多
关键词 无轴承永磁电机 halbach阵列 永磁转子 气隙磁密 有限元分析
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Halbach阵列同心式磁力齿轮磁场分析与优化设计 被引量：19
18
作者 井立兵 章跃进 +1 位作者 李琛 张杭 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第21期163-169,206,共7页
采用二维全局解析法计算Halbach阵列同心式磁力齿轮气隙磁场。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,3类子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系。得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密... 采用二维全局解析法计算Halbach阵列同心式磁力齿轮气隙磁场。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,3类子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系。得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密度解析表达式,有利于方便、快速、精确地计算任意转子位置的电磁转矩。气隙磁场波形与二维有限元法计算波形较吻合。与径向充磁相比,Halbach阵列充磁方式所得转矩更大,且更接近正弦。运用Matlab优化工具箱中的遗传算法对Halbach阵列同心式磁力齿轮某些参数进行优化,试验结果表明计算值与测量值较为一致,证明了所提方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 halbach阵列 同心式磁力齿轮 全局解析法 气隙磁场 电磁转矩 遗传算法
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Halbach阵列磁力联轴器传动转矩的数值计算 被引量：8
19
作者 袁丹青 李建萍 +2 位作者 张贺 何有泉 白滨 《排灌机械工程学报》 EI 2011年第3期209-213,共5页
为提高磁力泵磁力联轴器的传动转矩,对Halbach阵列的特点和制造方法进行阐述,并分析了Halbach阵列的磁场分布情况及磁体的磁化规律.基于ANSYS求解磁传动转矩的基本原理,应用ANSYS软件对24极式Halbach型磁力联轴器的气隙磁场进行有限元分... 为提高磁力泵磁力联轴器的传动转矩,对Halbach阵列的特点和制造方法进行阐述,并分析了Halbach阵列的磁场分布情况及磁体的磁化规律.基于ANSYS求解磁传动转矩的基本原理,应用ANSYS软件对24极式Halbach型磁力联轴器的气隙磁场进行有限元分析,研究转角差、气隙厚度、永磁体厚度以及轭铁厚度对磁力联轴器传动转矩的影响.计算结果表明:Halbach型磁力联轴器的传动转矩随转角差呈正弦周期性变化,且在转角差为磁极张角一半时取得最大值;在满足结构要求的前提下应尽量减小工作气隙厚度以提高其传动转矩;随着永磁体厚度的增大,其传动转矩值变化较大且在使用较大尺寸永磁体时更能充分体现Halbach阵列的单边聚磁特性;随着轭铁厚度的增大,传动转矩呈下降趋势但影响很小,因此,在设计Halbach型磁力联轴器时可以取消轭铁结构以降低转动惯量,从而增强联轴器的传动性能. 展开更多
关键词 磁力泵 磁力联轴器 halbach阵列 传动转矩 数值计算
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Halbach阵列盘式永磁电机的解析计算 被引量：19
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作者 郭保成 黄允凯 +1 位作者 彭飞 董剑宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期289-295,共7页
以一台Halbach阵列盘式永磁电机为对象,采用精确子域法,在直角坐标系下推导该电机空载气隙磁场的解析计算方法。该方法通过分离Halbach永磁体,得到各永磁体的磁化强度,通过叠加法合成最终磁化强度,根据边界条件求解电机的磁场,继而获得... 以一台Halbach阵列盘式永磁电机为对象,采用精确子域法,在直角坐标系下推导该电机空载气隙磁场的解析计算方法。该方法通过分离Halbach永磁体,得到各永磁体的磁化强度,通过叠加法合成最终磁化强度,根据边界条件求解电机的磁场,继而获得相关电磁性能。将有限元计算结果和实验结果分别与解析计算结果进行对比,结果表明所推导的解析方法具有较高的精度。该文所述模型可推广至绝大部分Halbach阵列结构,对该类型电机的快速计算具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 盘式永磁电机 halbach阵列结构 精确子域模型 电磁特性
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