1 三峡大学 电气与新能源学院,湖北 宜昌 443002
2 三峡大学 湖北省输电线路工程技术研究中心,湖北 宜昌 443002
3 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司,湖北 宜昌 443000
针对微小铝合金管件电磁翻边工艺,现有方法将驱动线圈置于管件端部外侧,利用双频电流法产生吸引式电磁力实现翻边。然而其翻边能力不强,基于此提出一种带集磁器的吸引式电磁力翻边方法。在现有方法基础上引入集磁器,利用其能够改变磁场位形的特点,优化电磁力分布并增大轴向电磁力,达到增强翻边效果的目的。为验证该方法的可行性,通过搭建管件翻边过程的电磁-结构全耦合有限元仿真模型,对比引入不同集磁器后的翻边效果,同时分析了不同工况对电磁力分布、电磁力密度以及磁场和涡流的影响。得出阶梯型集磁器效果最佳,结果表明,该方法下管件翻边角度从38°增大到90°。进一步分析表明,其磁通密度径向分量和涡流密度环向分量分别增大到164%和135%,作用在管件上的电磁力分布改变,峰值时刻轴向电磁力体密度明显加强,增大到211%。该方法进一步完善了对微小铝合金管件的电磁翻边成形,对拓展电磁成形技术在铝合金管件翻边上的应用具有一定意义。
微小铝合金管件 电磁翻边 吸引式电磁力 集磁器 small alloy tube fittings electromagnetic flanging attractive electromagnetic force magnetic field shaper. 强激光与粒子束
2023, 35(5): 055003
红外与激光工程
2021, 50(10): 20200451
大连理工大学 机械工程学院, 辽宁 大连 116024
针对毫牛(mN)级电推进器输出推力的动态测量难题, 该文基于压电式扭矩传感器开发了一种微小力测量装置, 通过将推进器端“小力-大力臂”转化为测量端“小力臂-大力”的方式, 将推进器输出的微小力转化成扭矩测量, 实现了毫牛(mN)级微小力的测量。通过电磁力施加标准微小力的方式对测量装置进行静态标定, 非线性误差和重复性误差分别为1.26%和1.43%。采用脉冲激励响应实验法获得测量装置在推力测量方向上的固有频率为35 Hz。试验结果表明, 该测量装置对mN级电推进器微小输出力测量的可行性。
微小推力 压电石英 微推力测量 毫牛(mN)级力 电磁力标定 micro-thrust piezoelectric quartz micro-thrust measurement mN level force electromagnetic force calibration
1 江南大学 理学院,江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心,江苏 无锡 214122
音圈变形镜具有无磁滞、响应快、调制量大等优点,在大口径光学望远镜中已经替代了传统的压电变形镜。为提高音圈变形镜驱动器的效率,本文研究了影响驱动器电磁力和效率的因素,建立了音圈驱动器的三维模型,并利用有限元分析软件对其磁体充磁方向、磁体尺寸、线圈尺寸和驱动器结构等参数进行了有限元仿真分析和优化。结果表明,本文设计的动磁式音圈驱动器输出力可达0.43 N,电机常数可达0.9,输出力和输入电流有良好的线性关系,为音圈变形设计和应用提供了理论基础。
变形镜 音圈驱动器 有限元仿真 电磁力 电机常数 deformable mirror voice coil actuator finite element analysis electromagnetic force actuator constant
河北工业大学 电磁场与电器可靠性省部共建重点实验室, 天津 300130
利用Fe-Ga磁特性测试装置进行动态磁致伸缩测量时, 受激励线圈产生的磁场的影响, 测试样品的应变通常偏大, 本文对此做了分析并进行验证。通过分析Fe-Ga动态磁致伸缩测量过程, 对原测试装置进行了改进。将样品的一端固定在极头上并调节激励磁场使其在样品饱和磁场附近, 以消除机械振动对动态磁致伸缩测试产生的影响。采用多参数磁学测试系统和改进前后的Fe-Ga特性测试系统进行Fe-Ga静态和动态磁致伸缩特性测试实验。结果表明: 采用改进的Fe-Ga磁特性测试装置可在低饱和场下精确测量动态应变。实验还测试了Fe-Ga在2.7 kA/m偏置磁场作用下的动态磁致伸缩特性, 结果表明: (1)偏置磁场作用下应变与磁场同频; (2)应变对磁场的滞后随磁场频率的增加而增大; (3)λ~H曲线为椭圆形且椭圆环的面积随频率的增大而增大。上述结果表明, 本文提出的改进装置可有效消除振动产生的额外应变。
动态磁致伸缩 磁特性测试 电磁力 dynamic magnetostriction test of magnetic characteristics Fe-Ga Fe-Ga electromagnetic force
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院 电工研究所, 北京 100190
研制的磁力提升装置实现了对加速器驱动次临界系统(ADS)新型钨基合金球靶材的电磁提升.其基本原理是通过控制一组螺线管的加电时序,实现磁场的移动,移动磁场作用于靶材完成其输运.螺线管作为该装置的主要部件,其结构影响电磁提升的效率.为优化其结构,采用Ansys Maxwell分析螺线管的磁场分布,确定螺线管结构.同时利用Ansys Maxwell给每个螺线管加不同宽度的脉冲进行数值模拟,通过调节每个螺线管的通断电时间和同时工作的螺线管单元数,模拟计算合金球的受力.在数值模拟的基础上完成了磁力提升装置样机的加工和实验研究,实现了钨基合金球输运的预期效果.
加速器驱动次临界系统 钨基合金球 螺线管 磁场分布 电磁力 accelerator driven sub-critical system tungsten alloy ball solenoid magnetic field distribution electromagnetic force 强激光与粒子束
2015, 27(7): 076003
海军工程大学 舰船综合电力技术国防科技重点实验室, 武汉 430033
堵驻状态下, 单级同步感应线圈炮(SSICG)的电枢位置固定, 电枢与线圈间的互感和互感梯度保持不变, 且电磁力与线圈电流平方存在一定的线性关系。分别利用Matlab和Ansoft软件建立了SSICG电流丝等效电路模型以及有限元模型, 对不同放电电压下的堵驻电磁力进行了仿真计算。最后利用实验室设计生产的SSICG样机对堵驻电磁力进行了测量, 试验数据与仿真结果吻合较好, 验证了电磁力与线圈电流平方的线性关系, 为SSICG动态发射提供了试验基础。
同步感应线圈炮 堵驻状态 电磁力 互感梯度 synchronous induction coilgun blocked state electromagnetic force mutual inductance gradient 强激光与粒子束
2015, 27(5): 055004
Author Affiliations
Abstract
1 INESC-TEC (coordinated by INESC Porto), Rua do Campo Alegre, 687. 4169 007 Porto, Portugal
2 Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugal
This paper discusses the calculation of the trapping forces in optical tweezers using a combination of the finite differences time domain (FDTD) method and the Lorentz force on electric dipoles. The results of 2D simulations of the trapping of a circular particle by a waveguide with a circular tip are presented and discussed.
Optical tweezers optical fiber single cell FDTD electromagnetic force biosensors Photonic Sensors
2013, 3(1): 57
1 军事交通学院, 天津 300161
2 中国科学院 电工研究所, 北京 100190
3 天津职业技术师范大学, 天津 300222
利用时变场理论和瞬态动力学方程建立了电极及其支撑结构的瞬态耦合模型, 分析了瞬态电磁场各参数的分布特点, 并求解了电极及其支撑结构的动态响应状态参数。计算结果表明:玻璃钢支撑结构对于脉冲电流形成的冲击力载荷具有很好的缓冲作用;低弹性模量支撑材料在脉冲上升沿和峰值阶段均会产生波动性形变, 但该波动性形变对电极间距不会造成太大的影响。
脉冲电流 电极间距 瞬态电磁力 冲击力 动态响应 pulse current electrode spacing transient electromagnetic force impulse force dynamic response
哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
设计了相应的电磁力施加装置以实现对超细径光纤熔融拉伸力的精确控制。采用有限元法分析不同线圈参数下电磁线圈与永磁铁之间电磁力的大小, 获得电磁力与线圈各参数间的数学关系式。以拉伸系统性能要求及线圈骨架的外形尺寸为限制条件建立约束方程及目标函数进行优化求解, 得到最优参数。在依据优化参数制作电磁线圈的基础上设计了电磁力控制电路, 通过调节线圈电流精确控制电磁力。最后, 进行电磁力施加装置性能实验。实验结果表明: 光纤拉伸力的范围达到26.073 mN; 光纤拉伸力的分辨率达到7.473 μN, 满足超细径光纤熔融拉伸对拉伸力范围及分辨率的要求。
超细径光纤 熔融拉伸 电磁力施加装置 微力测量 ultra-thin fiber fusion stretching electromagnetic force device microforce measurement