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基于偏微分弱解式方程的三维电磁力计算及其在接触器中的应用研究
  • ISSN号:0258-8013
  • 期刊名称:中国电机工程学报
  • 时间:2013.2.25
  • 页码:176-182
  • 分类:TM572[电气工程—电器]
  • 作者机构:[1]浙江省低压电器智能技术重点实验室(温州大学),浙江省温州市325035, [2]武汉理工大学智能制造与控制研究所,湖北省武汉市430063
  • 相关基金:国家自然科学基金项H(51175395,51205293);教育部博士点专项基金(2009014311005):浙江省重大科技专项计划(2011C11086).
  • 相关项目:面向交变载荷的Galfenol合金力传感模型与测量方法研究
中文摘要:

为了研究接触器电磁力建立的瞬态过程,以及接触器中的能量损耗关系,提出了一种基于PDE弱解式方程的三维电磁力计算方法,通过加权残值法将微分形式的麦克斯韦(Maxwell)方程转化成弱解式矢量方程,得到矩阵形式的控制方程。基于该方程研究了磁路的静态和动力学响应。利用麦克斯韦应力张量,研究了不同电流和问隙时三维电磁力的稳态分布。利用阶跃响应研究了三维电磁力的动态建立过程,并研究了不同磁导率和电导率对于磁通密度以及电磁力动态响应的影响。仿真结果表明,减小电导率可以降低磁通密度的瞬态响应峰值;提高铁心磁导率可以增加电磁力稳态输出值。通过对电磁力的瞬态响应过程研究发现,磁路中主要能量损耗来源于空气,其损失比例峰值达到90%。

英文摘要:

A novel method is developed to calculate the 3D magnetic force based on PDE weak form equations. The matrix governing equation is obtained by transforming the Maxwell magnetic equation to the weak form, which is implemented with weighted residuals. The steady state response and the dynamic response of the magnetic circuit are studied based on the discrete matric equation. The 3D magnetic force corresponding to different exciting current and air gaps are studied by using Maxwell stress tensor. The dynamic response of magnetic force is analyzed by using step response. The influences of the permeabilities and conductivities on the flux density and the magnetic force are studied as well. Simulation results show that the transient peak value of flux density can be reduced by decreasing the conductivity of the electric core. The steady state value of the magnetic force can be enhanced by increasing the permeability. The energy consumptions of the magnetic system are studied. It is found that the main loss of the energy comes from the airgap. The peak value of the loss ratio due to this proportion can be achieved to 90%.

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期刊论文 74 会议论文 11 获奖 14 专利 14 著作 4
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期刊信息
  • 《中国电机工程学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国电机工程学会
  • 主编:张文涛
  • 地址:北京清河小营东路15号 中国电力科学研究院内
  • 邮编:100192
  • 邮箱:pcsee@epri.sgcc.com.cn
  • 电话:010-82812536 82812534 82812545
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-8013
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2107/TM
  • 邮发代号:82-327
  • 获奖情况:
  • 1992年全国优秀科技期刊三等奖,1992年中国科协优秀科技期刊二等奖,1996年中国科协优秀科技期刊二等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:98970