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耦合磁滞的电-机械转换器多场建模及参数优化 被引量：4
1
作者 陈淑梅 柯旭锟 +3 位作者 吴荣钰 黄惠 杜恒 李雨铮 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期4271-4281,共11页
为准确描述微小型电-机械转换器的频响受磁路敏感参数的影响规律,提出融合磁滞的电-机械转换器电-磁-固耦合多场的仿真模型,模拟转换器毫秒级的动态响应。首先,根据转换器的结构原理及各物理量的作用关系,在COMSOL平台中建立转换器电-磁... 为准确描述微小型电-机械转换器的频响受磁路敏感参数的影响规律,提出融合磁滞的电-机械转换器电-磁-固耦合多场的仿真模型,模拟转换器毫秒级的动态响应。首先,根据转换器的结构原理及各物理量的作用关系,在COMSOL平台中建立转换器电-磁-固耦合动态仿真模型,并引入J-A模型描述高频激励下的动态磁滞特性;然后,搭建电-机械转换器高频电磁力测试台以验证仿真模型准确性;最后,基于所建模型对转换器的影响频响的关键参数进行分析,得出激励电压、线圈匝数、衔铁长度和弹簧刚度的优化方法。研究结果表明:本文提出的融合磁滞的电-机械转换器电-磁-固多场耦合仿真模型的最大电磁力仿真结果与实验结果的相对误差仅为0.65%;电-机械转化器的激励电压应控制在12~15 V之间,衔铁长度取值范围为8.0~10.8 mm,线圈匝数可选220匝,弹簧刚度范围应为8~14 N/mm。 展开更多
关键词 微小型电-机械转换器 多物理场耦合 J-A磁滞模型 参数分析
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超磁致伸缩执行器电-磁-机耦合场分步有限元模型分析 被引量：1
2
作者 隋晓梅 赵章荣 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2012年第6期14-17,共4页
提出了超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)执行器的电-磁-机三场耦合分步有限元模型。此模型采用分步方法来建立,首先计算线圈的磁场,然后计算GMM中磁-机耦合场。通过COMSOL Multiphysics 3.4软件中的三个模块来实现... 提出了超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)执行器的电-磁-机三场耦合分步有限元模型。此模型采用分步方法来建立,首先计算线圈的磁场,然后计算GMM中磁-机耦合场。通过COMSOL Multiphysics 3.4软件中的三个模块来实现所建模型。最后运用此有限元模型对GMM智能构件进行性能分析,得到的仿真结果与实验结果吻合,说明提出的有限元模型有利于GMM应用设计。 展开更多
关键词 超磁致伸缩材料 电-磁-机耦合场 有限元
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永磁电机电磁-温度-流体耦合计算模型简化方法 被引量：2
3
作者 姜亚鹏 王东 +2 位作者 陈俊全 滕璇 张庆湖 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2020年第4期48-54,60,共8页
采用多物理场耦合计算方法能够明显提高电机温升的预测精度,但是其高昂的计算成本限制了此类计算方法的应用。针对永磁电机电磁-温度-流体耦合问题,首先,通过推导定转子坐标系下电机内部电磁场时空分布规律确定了电磁计算的最短时间;然... 采用多物理场耦合计算方法能够明显提高电机温升的预测精度,但是其高昂的计算成本限制了此类计算方法的应用。针对永磁电机电磁-温度-流体耦合问题,首先,通过推导定转子坐标系下电机内部电磁场时空分布规律确定了电磁计算的最短时间;然后,根据电磁损耗分布规律得到了温度-流体场简化计算模型;最后,以一台分数槽永磁电机为算例,实现了耦合计算模型的简化。结果表明:该方法可在保证计算精度的前提下使耦合场总计算时间大幅减少。 展开更多
关键词 永磁电机 磁动势分析 电磁损耗 多物理场耦合 电磁-热耦合
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基于多物理场耦合的压接型IGBT功率循环应力特性仿真分析
4
作者 鲁宇加 焦超群 +2 位作者 陈蕊 袁文迁 张秀敏 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4195-4206,共12页
压接型IGBT器件广泛应用于高压柔性直流系统中。由于在功率循环实验以及实际运行中,器件不同材料之间存在的热膨胀效应会显著影响机械应力,其难以通过实验仪器获取,进而造成疲劳寿命预测困难以及不准确,因此需要研究与实际相符的高精度... 压接型IGBT器件广泛应用于高压柔性直流系统中。由于在功率循环实验以及实际运行中,器件不同材料之间存在的热膨胀效应会显著影响机械应力,其难以通过实验仪器获取,进而造成疲劳寿命预测困难以及不准确,因此需要研究与实际相符的高精度仿真模型计算器件内部的应力参数。首先,分析了影响IGBT器件有限元模型准确性的物理特性,并提出考虑IGBT芯片动态电导率的高精度IGBT电-热-力多物理场耦合模型。其次,通过器件饱和压降、结温以及Von Mises应力对所搭建模型进行实验对比分析,验证了模型的准确性。最后,利用所提出的多物理场耦合模型仿真分析了压接型IGBT器件在工况以及功率循环过程中的应力变化特性,提出“额外应力差”这一概念以表征IGBT在功率循环中应力存在的特殊变化规律并分析了额外应力差的产生机理,明确应力特性对在研究寿命预测等问题时具有的意义。 展开更多
关键词 压接型IGBT 动态应力特性 额外应力差 应力寿命预测 有限元仿真 电-热-力多物理场耦合
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2-2型无铅磁电复合薄膜材料的研究现状及展望
5
作者 石敏 钟家刚 +3 位作者 白阳 许育东 王雷 苏海林 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第17期1-4,共4页
磁电复合薄膜材料具有较强的磁电转换效应,可以实现磁、电信号的直接转换,其中无铅磁电复合薄膜材料因具有环境友好、性能优越等特点,在电子器件中有着广阔的应用前景。首先介绍了磁电复合薄膜材料的种类和主要特点,论述了磁电复合薄膜... 磁电复合薄膜材料具有较强的磁电转换效应,可以实现磁、电信号的直接转换,其中无铅磁电复合薄膜材料因具有环境友好、性能优越等特点,在电子器件中有着广阔的应用前景。首先介绍了磁电复合薄膜材料的种类和主要特点,论述了磁电复合薄膜磁电耦合的机理以及获得高磁电性能的方法;然后阐述了研发无铅磁电复合材料的原因和目前几种典型的无铅磁电复合材料的主要特点,以及2-2型无铅磁电复合材料制备方法的最新进展;最后提出了目前该材料研究中存在的问题和进一步的研究方向。 展开更多
关键词 2-2型无铅磁电复合薄膜 物理沉积法 溶胶-凝胶 磁电耦合效应
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电缆终端应力锥错位缺陷对界面温度及应力分布的影响 被引量：11
6
作者 祝贺 何峻旭 +2 位作者 郑亚松 曹煜锋 郭维 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期65-75,共11页
电缆终端内部缺陷会造成终端内部电场分布不均、局部温度升高与应力分布变化,可能引发局部放电造成绝缘击穿。为研究终端应力锥错位缺陷对电缆界面温度及应力分布的影响,分别建立了电缆终端安装不足与安装过盈情况下的电缆终端错位缺陷... 电缆终端内部缺陷会造成终端内部电场分布不均、局部温度升高与应力分布变化,可能引发局部放电造成绝缘击穿。为研究终端应力锥错位缺陷对电缆界面温度及应力分布的影响,分别建立了电缆终端安装不足与安装过盈情况下的电缆终端错位缺陷模型,并进行电-热-力多物理场耦合仿真分析。结果表明:电缆终端绝缘屏蔽层截断处是电缆终端的薄弱部位,终端界面温度和界面压力都会在绝缘屏蔽层截断处发生突变。当电缆终端存在安装不足缺陷时,终端屏蔽层截断处与应力锥根部之间会出现电场升高区域,在安装位置为-7.5 mm时界面温度最高,绝缘界面压力值升高,且安装位置为-2.5mm时绝缘承受的压力值最大;当电缆终端存在安装过盈缺陷时,绝缘屏蔽层截断处会发生电场畸变,电场突变量随着偏移量的增加而增大,在安装位置为+5.0mm时绝缘界面压力值最大,且界面压力突变量增加发生畸变。因此,在电缆终端实际设计安装与运行维护中,额外注意应力锥错位缺陷对终端内部应力分布的影响十分必要。 展开更多
关键词 电缆终端 应力锥错位缺陷 电缆界面应力 电-热-力多物理场耦合
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全固态锂金属电池力-电耦合膨胀行为机理
7
作者 韩梦辉 张华 +1 位作者 吴竞 孙新睿 《储能科学与技术》 2025年第10期4009-4019,共11页
全固态锂金属电池(ASSLMBs)的膨胀行为引起其内部固-固界面失稳,是导致其循环稳定性差的主要原因之一。适当的堆叠压力可以增加ASSLMBs中电极与固态电解质(SE)之间的接触,显著提高电池结构完整性。然而,初始堆叠压力使得电池在充放电过... 全固态锂金属电池(ASSLMBs)的膨胀行为引起其内部固-固界面失稳,是导致其循环稳定性差的主要原因之一。适当的堆叠压力可以增加ASSLMBs中电极与固态电解质(SE)之间的接触,显著提高电池结构完整性。然而,初始堆叠压力使得电池在充放电过程中的变形空间有限,而巨大的体积膨胀容易导致电池内部出现机械损伤。为此,建立了一个二维轴对称力-电耦合的均质电池模型,分别采用NCM811材料作为正极,Li_(6)PS_(5)Cl为固态电解质,锂金属为负极,将电池模型限制在充放电初始的空间内以探究调节电池内部影响膨胀应力的因素。结果表明,较低杨氏模量的正极能够明显缓解膨胀应力的增加,采用300 MPa杨氏模量的正极可以将电池在充放电过程中的最大膨胀应力降低为2.89 MPa,正极最大应力为12.5 MPa;改变锂金属负极的厚度(20~200μm)可以将SE-负极界面处的锂沉积引起的巨大体积应变通过锂金属形变来减轻,使负极的体积应变有效降低,进一步减少充电过程中产生的膨胀应力。讨论结果有力地解释了影响电池充放电过程中内部膨胀应力产生的主要因素,并为下一代ASSLMBs的制造提供了良好且可行的设计方案。 展开更多
关键词 全固态锂电池 电池膨胀 力-电耦合 多物理场模型 负极体积应变
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外部环境温度与内部气压对HVDC GIL表面电荷积聚的影响 被引量：4
8
作者 张雨啸 张磊 唐忠 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2024年第9期80-87,共8页
盆式绝缘子的表面电荷积聚是制约高压直流GIL发展的重要因素之一,而GIL内部热传递过程会加剧表面电荷的积聚进程。本文建立了电荷积聚的电-热场耦合数学模型,模拟了不同外部环境温度和内部气体压力下高压直流GIL内部温度随时间的变化情... 盆式绝缘子的表面电荷积聚是制约高压直流GIL发展的重要因素之一,而GIL内部热传递过程会加剧表面电荷的积聚进程。本文建立了电荷积聚的电-热场耦合数学模型,模拟了不同外部环境温度和内部气体压力下高压直流GIL内部温度随时间的变化情况,进一步研究了外部环境温度恒定及时变情况下的表面电荷积聚特征,并分析了其对表面电荷积聚的影响。结果表明:在外部环境温度为恒定值的情况下,外部温度每升高10℃,绝缘子表面的稳态温度会升高9.2%以上,绝缘子的稳态表面电荷密度也会因此增加17.3%以上。当考虑到外部环境温度随时间变化时,绝缘子表面的温度在持续上升一段时间后,最终会在特定温度范围内波动,此时绝缘子表面电荷密度与外部环境平均温度下的表面电荷密度值近似相等。此外,绝缘子的表面温度和电荷密度会随着气压的升高而减小。研究结果有望为直流GIL的设计和运行提供参考,从而提高直流GIL运行的安全性和稳定性。 展开更多
关键词 盆式绝缘子 高压直流GIL 表面电荷积聚 温度分布 电-热耦合 有限元仿真 多物理场 SF_(6)
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浅谈极区空间物理学的科学革命
9
作者 宋璞 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期80-83,共4页
极区空间物理学重要的研究方向之一是剖析南北两极的热层、电离层和磁层的耦合问题。本文简明扼要地描述了极区空间物理学的一场革命——即理论框架的革新。这场科学革命是用磁流体力学理论取代电机工程理论,目前进行得比较缓慢,但将在... 极区空间物理学重要的研究方向之一是剖析南北两极的热层、电离层和磁层的耦合问题。本文简明扼要地描述了极区空间物理学的一场革命——即理论框架的革新。这场科学革命是用磁流体力学理论取代电机工程理论,目前进行得比较缓慢,但将在今后的30~50年彻底改变人们对于热层-电离层-磁层的认知。 展开更多
关键词 热层-电离层-磁层耦合 磁流体力学理论 电机工程理论 磁层亚暴 场向电流 极区空间物理学
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电力变压器铁心振动特性分析 被引量：6
10
作者 王青 李怡 +2 位作者 林焱 徐秋元 连雯 《电气工程学报》 CSCD 2022年第1期114-121,共8页
振动是变压器在进行能量传递与电压变换过程中的固有现象,而铁心是配电变压器中振动的最主要来源。针对电力变压器的铁心振动现象开展相关研究工作。分析铁心的电-磁-力耦合机理,以某企业生产的S13-M-400/10NX2型号配电变压器为例,建立... 振动是变压器在进行能量传递与电压变换过程中的固有现象,而铁心是配电变压器中振动的最主要来源。针对电力变压器的铁心振动现象开展相关研究工作。分析铁心的电-磁-力耦合机理,以某企业生产的S13-M-400/10NX2型号配电变压器为例,建立多物理场分析模型,计算额定工况下铁心的磁通密度分布、形变以及应力分布,分析激励电源中各电气特性变化对铁心形变的影响。在变压器铁心振动特性过程中采用的计算方法与得出的相关结论对预估铁心振动噪声,改善铁心结构设计均具有进一步的指导意义。 展开更多
关键词 变压器铁心 磁致伸缩 铁心振动 电-磁-力多物理场耦合
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