基于3-D有限元模型的感应驱动器性能分析

建立感应驱动器的数学模型,并基于Ansoft公司的Maxwell 3-D仿真环境,建立了感应驱动器的3-D有限元模型.利用3-D涡流场求解器对感应驱动器性能进行分析,给出磁场和安培力的分布情况,比较电枢分片前后其内部涡流密度的差异,研究电枢材料对性能的驱动器性能的影响.结果表明电枢尾部与励磁线圈之间的磁场最强,电枢尾部外表面处的涡流最大,受到的电磁力也最大,选用铝质电枢有利于提高驱动器的性能.     

3种不同形状电枢对线圈炮发射性能影响的仿真分析

分析电磁线圈炮基本原理，建立单级感应线圈炮数学模型，并借助Matlab仿真软件，对3种不同形状（锥体、半球体和圆柱体）电枢的线圈炮进行仿真。分别得到电枢与驱动线圈之间互感与互感梯度的相对位置变化曲线、电枢内涡流分布及随时间变化曲线，3种发射器在同一坐标下的射弹电磁力-时间和速度-时间变化曲线。通过对比分析，确定了线圈炮合理的电枢形状，为线圈炮的系统结构设计奠定了基础。     

2种结构驱动线圈对电枢受力的影响

介绍了电磁同步线圈驱动器工作原理，并利用有限元分析软件ANSYS建立驱动线圈的三维模型。在不同结构的驱动线圈的驱动下，分别对电枢所受电磁力进行仿真，得到电枢在不同情况下的受力变化规律；在加载情况完全一致的情况下，对比不同结构的驱动线圈对电枢的作用力，得出2层驱动线圈对电枢综合作用效果较好的结论。     

三级同步感应线圈炮的模型及控制研究

同步感应线圈炮是电炮家族的重要分支,多级同步感应线圈炮通过对各级驱动线圈的有序放电来推动电枢向前运动。建立了三级同步感应线圈炮的电磁场数学模型和物理模型,采用延时控制的方法,结合外电路进行了场路耦合仿真,并开展了实验研究。结果表明,采用延时控制的方法实现简单,适合于三级同步感应线圈炮的控制。     

活塞式磁通压缩发电机电枢涡流的有限元分析

为了研究活塞式磁通压缩发电机（P-MFCG）电枢内部涡流及周围的磁场分布，在Maxwell方程组的基础上，对电枢附近区域的磁场模型进行理论推导，得出电枢附近区域涡流场的控制方程。采用Ansoft有限元分析软件对应用于P-MFCG的柱状电枢上感应涡流、磁感应强度以及电枢所受电磁力的分布进行仿真分析，其结果对电枢的优化设计有重要参考意义。     

涡流检测线圈非对称工作态等效电感计算

提出了一种电涡流传感器检测线圈非对称工作态等效电感的计算方法,并建立了电涡流传感器检测线圈与被测导体的非对称模型。针对该模型,首先利用理论分析和有限元分析相结合的方法,推导出了非轴对称条件下线圈电感的计算公式,该公式描述了线圈等效电感随导体的径向、轴向位移,线圈与导体几何参数与电磁参数的变化规律;然后,选取一个典型的平面线圈样品进行了仿真与实验对比,对比结果表明:该公式的计算结果与仿真、实验结果具有较高的一致性,且相比于利用有限元分析,该公式能够快速、准确地计算出非轴对称工作态涡流线圈的等效电感。     

动初级高速六相直线感应电机工作特性分析

为了准确刻画对象模型,采用一阶等效电路瞬态涡流分析法对动态边端效应影响下动初级高速六相直线感应电机的参数时变规律进行了定量计算,并通过感应涡流损耗推导得到考虑动态边端效应时电机的等效电路。基于此,通过电磁推力计算及效率评估对动态边端效应影响下电机的工作特性进行了详细分析。利用不同运行速度条件下的有限元仿真及动态实验验证了理论分析和推导的正确性。     

封装对螺旋线圈发射器互感梯度的影响

互感梯度是决定线圈炮加速力的主要因素。本文以螺旋线圈炮为例,建立了计算互感梯度的二维有限元模型,对四种不同属性的封装材料和封装尺寸对互感梯度的影响做出了分析和比较,并给出了不同的封装材料及尺寸下封装的电流密度和磁场分布图。分析表明,互感梯度受到封装材料电导率和磁导率的双重制约。电导率决定了封装中感应涡流的大小;磁导率决定了对磁场的加强程度。减小封装与线圈的间距,导磁材料的磁场加强效果更好,而导电材料的涡流效应也更明显;增加封装的厚度,导磁材料可以更好地增强磁场,但导电材料由于电阻更小涡流效应更明显。为了实现互感梯度的最大化,可以在减小封装与驱动线圈间距并增加封装厚度的情况下使用高磁导率的硅钢片制作封装,硅钢片的厚度应该尽量小从而削弱涡流效应。     

驱动线圈极性排列方式对多级同步感应线圈发射器加速性能的影响

为提高多级同步感应线圈发射器的加速性能,以5级同步感应线圈发射器为例,在定义驱动线圈极性相对排列方式的基础上,基于场-路耦合的时步有限元分析方法,研究了驱动线圈极性排列方式对其加速性能的影响,结果表明:驱动线圈同极性相对排列方式更有助于提高发射效率。通过分析内部磁场的分布规律,探讨了驱动线圈同极性相对排列方式改善加速性能的原因,最后通过比较电枢内的感应电流密度的方法验证了分析的正确性。     

电磁轨道炮电枢前感应磁场特性及其受力分析

电枢是电磁轨道炮中核心运动部件,也是将轨道炮系统电磁能转化为弹丸动能的媒介,电枢前的感应磁场、通流电流是推动电枢运动的根本原因,也直接决定了轨道炮系统的能量转化率。暂未考虑轨道电阻、电流趋肤效应等影响,基于面电流假设,建立了电枢前电磁感应强度场计算模型,以及电枢所受电磁力模型,基于仿真结果,研究了电枢前感应磁场强度分布特性,分析了轨道通流长度对感应磁场及电枢受力的影响。