用于驱动导电介质的多相行波磁场发生装置设计

论文摘要

利用行波磁场发生装置驱动导电介质是电磁驱动领域的一种重要技术手段,其原理是利用行波磁场与导电介质之间的电磁耦合来产生电磁驱动力。而行波磁场是由行波磁场发生装置产生的一种气隙磁场,是一种在空间和时间上呈正弦分布和行走的一种磁场的位形。为产生行波磁场,传统行波磁场发生装置大多采用三相交流电驱动磁体中的三相交叠式绕组来合成行波磁场,但交叠式绕组存在绕制和维修困难等问题。进一步,由于传统行波磁场发生装置存在端部效应,导致其结构不具备可拼接、可延拓性,存在因拼接带来端部产生的行波磁场不连续问题。针对上述问题,本文研究并提出一种结构可延拓的多相行波磁场发生装置。通过对行波磁场及其产生的电磁驱动力的理论研究,设计多相行波磁场发生装置并进行电磁仿真研究,实现多相行波磁场发生装置的原理样机,并提出两种行波自延拓驱动方案。本文主要工作及创新点包括:1.在分析行波及产生行波磁场的基本理论的基础上,分别给出行波磁场驱动固体导电介质和液态导电介质的原理及物理模型,分析行波磁场驱动固体及液体导电介质的电磁场方程式,得出影响电磁驱动力的主要影响因素,并提出改善电磁驱动力的措施。2.在理论分析的基础上,提出新型结构可延拓的多相行波磁场发生装置,给出行波磁场波形评价和优化方法。通过给出的行波磁场波形的评价标准,仿真并分析多相行波磁场发生装置产生的行波磁场波形分布,从时间域和空间域对行波波形进行分析,给出固定磁间距情况下多相行波磁场发生装置产生行波磁场的最佳相位数,并对磁间距对行波波形分布的影响进行分析。3.在电磁设计、仿真的基础上,实现了新型多相行波磁场发生装置的原理样机。设计驱动固体导电介质和液态导电介质实验,并给出固体铜片运动速度与磁感应强度关系曲线。分析影响电磁驱动力的主要影响因素,与第二章理论分析进行对比,并给出新型多相行波磁场发生装置的潜在优化空间。4.提出行波磁体自延拓驱动设计方案。该方案中每一个磁体自带一个延迟器,设计具有恒定波速和具有恒定波长的两种自驱动设计方案。方案中延迟器可任意级联,且磁体个数可任意增加,同时行波相位自驱动器驱动导电介质所需的总功率也较传统多相驱动器小。最后进行仿真验证,给出仿真波形,理论上验证方案的可行性。多相行波磁场发生装置成功无接触驱动了固体、液体导电介质。实验表明,影响电磁驱动力的主要因素为磁场强度、行波速度及导电介质的电导率等因素。在多相行波发生器设计中,当UF52型磁体磁间距为10mm时,四相行波磁体产生的行波波形最为平顺。其次,提出的恒定波速自驱动设计方案,当频率在1-3kHz范围内变化时,行波磁场的波速最大误差仅为0.91%;提出的恒定波长自驱动设计方案,当频率在10-40kHz范围内变化时,行波磁场的波长最大误差仅为3.33%。预期,该设计还可应用于无接触驱动熔融液体及动态调控等离子体分布状态等科研场景。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王涛

导师: 谢楷

关键词: 行波磁场,多相,自延拓驱动,电磁仿真设计

来源: 西安电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 西安电子科技大学

分类号: O441

DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.001773

总页数: 102

文件大小: 6775K

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