亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        雙層鞍形多極矩場電磁驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)計

        2019-12-02 01:05:44嚴(yán)仲明
        微電機(jī) 2019年10期
        關(guān)鍵詞:多極互感電樞

        羅 昆,嚴(yán)仲明,何 釗,王 平

        (西南交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院,成都 610031)

        0 引 言

        傳統(tǒng)的多極矩電磁推進(jìn)結(jié)構(gòu)能夠在直線加速的同時實現(xiàn)自旋轉(zhuǎn),但也存在一些固有缺陷,比如由于軸向渦流密度在拋體電樞上的快速衰減,扭轉(zhuǎn)多級多極矩場發(fā)射器的旋轉(zhuǎn)效果較差[1-3];開槽型的多極矩場發(fā)射模型中電樞上的渦流流動受到嚴(yán)重阻礙[4],嚴(yán)重影響了直線的加速;雙電樞模型不能提高效率的同時提高電樞的速度[5]。

        本文提出了一種雙層鞍形多極矩場電磁驅(qū)動結(jié)構(gòu),在該結(jié)構(gòu)中,鞍形驅(qū)動線圈分為內(nèi)外兩層,兩者在同一方向上產(chǎn)生徑向磁場。通過在空心圓柱電樞上開三個對稱的垂直槽口,改變電樞表面的渦流分布。形成的徑向磁場與感應(yīng)渦流相互作用,產(chǎn)生大的軸向推力和切向扭轉(zhuǎn)力,使電樞在直線加速的同時進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn),該結(jié)構(gòu)既克服了傳統(tǒng)的多極矩場電磁推進(jìn)在高速旋轉(zhuǎn)的同時直線速度被削弱的缺點,又有效提高了系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率

        1 電磁驅(qū)動結(jié)構(gòu)原理分析

        單級雙層鞍形六極矩場電磁驅(qū)動結(jié)構(gòu)如圖1所示,鞍形驅(qū)動線圈分為內(nèi)外兩層,外6個驅(qū)動線圈與內(nèi)六個驅(qū)動線圈對齊形成環(huán)形。拋體電樞在內(nèi)外層線圈之間,其沿圓周均勻刻有3個對稱垂直槽。與傳統(tǒng)的多極矩場電磁驅(qū)動相比,該結(jié)構(gòu)結(jié)合了在重接炮中渦流分布在電樞的內(nèi)外表面的特點,減小了驅(qū)動線圈與拋體電樞之間的間隙,提高了系統(tǒng)的電磁耦合系數(shù),同時由于兩層之間互感耦合的影響,可以進(jìn)一步改善系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率。

        圖1 單級雙層多極矩場電磁驅(qū)動結(jié)構(gòu)示意圖

        在模型中,如果相鄰驅(qū)動線圈中電流方向相反,則可以產(chǎn)生更均勻的整體渦流分布和更強的內(nèi)部磁場[6]。此外,該模型中內(nèi)層驅(qū)動線圈和外層驅(qū)動線圈的電流方向必須一致。否則,內(nèi)外層驅(qū)動線圈形成的作用力相反,相互抵消,大大降低了能量轉(zhuǎn)換效率。

        如圖2所示,U1和U2是高壓直流電源,用于給電容器組C1和C2充電;D1和D2是二極管,用于防止電容的反向充電;S1到S4是四個開關(guān)。Rd1、Rd2、Rp和Ld1、Ld2、Lp分別為內(nèi)層線圈、外層線圈和電樞的等效電阻和電感。G是脈沖觸發(fā)信號。Mdp1和Mdp2是驅(qū)動線圈和電樞之間的互感,Md1d2是兩層驅(qū)動線圈之間的互感。該電路的工作原理如下:首先開關(guān)S1和S3閉合,由高壓直流電源給電容器充電;然后,控制帶開關(guān)S2和S4閉合,電容向驅(qū)動線圈放電,產(chǎn)生脈沖磁場;接著,電樞表面感應(yīng)的渦流與脈沖磁場相互作用產(chǎn)生推力,實現(xiàn)電樞的直線加速和旋轉(zhuǎn)運動。

        圖2 單級雙層多極矩電路模型

        當(dāng)電容器放電時,脈沖電流在鞍形驅(qū)動線圈中流動,驅(qū)動線圈周圍產(chǎn)生脈沖磁場。由于內(nèi)外驅(qū)動線圈的電流方向相同,因此產(chǎn)生的脈沖磁場方向也一致。考慮到趨膚效應(yīng)和電磁感應(yīng)定律,由磁場B與電流密度J產(chǎn)生的磁力密度(f)為

        f=(JφBz-JzBφ)er+(JzBr-JrBz)eφ+
        (JrBφ-JφBr)ez

        (1)

        式中,e為單位矢量,下標(biāo)r,φ,z分別代表著的方向是徑向,切向和軸向。通過上述分析可得電樞的軸向加速力Fz和切向扭轉(zhuǎn)力Fφ為

        (2)

        (3)

        電樞在切向扭轉(zhuǎn)力的作用下的旋轉(zhuǎn)運動方程為

        (4)

        (5)

        (6)

        式中,Mz為拋體電樞受到的總扭轉(zhuǎn)力矩,Iz為拋體電樞的轉(zhuǎn)動慣量,αz為拋體電樞的角加速度,Iz為拋體電樞的轉(zhuǎn)動慣量,ωz為拋體電樞的最終角速度,θz則代表其的最終角位移。

        系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率定義為拋體電樞的動能與系統(tǒng)的初始儲能之比,考慮到電樞的軸向出口速度和旋轉(zhuǎn)速度,效率η為

        (7)

        式中,ΔEk為拋體電樞的動能,EC0為系統(tǒng)的初始儲能,v0為電樞初始速度,一般為零;vz為電樞的軸向出口速度;J為電樞的慣量,其由電樞本身的結(jié)構(gòu)決定;ωz為電樞的角速度;C,UC0分別為電容器的電容和初始電壓。

        2 仿真過程及結(jié)果分析

        2.1 仿真參數(shù)設(shè)計

        選擇能夠?qū)崿F(xiàn)三維瞬態(tài)運動仿真并顯示結(jié)果的Infolytica Magnet軟件來分析上述內(nèi)容中討論的雙層鞍形電磁驅(qū)動性能,且保證三個垂直槽的槽深相同。表1給出了單級雙層多極矩電磁推進(jìn)的一些主要相關(guān)參數(shù)。

        圖3為單級雙層鞍形多極矩電磁推進(jìn)的仿真模型圖。圖中外部空心透明的求解區(qū)域,該區(qū)域的剖分為120 mm;內(nèi)部透明的空心圓柱體為運動區(qū)域,剖分為50 mm;中間為開槽電樞,電樞的剖分為5 mm;四周圍繞電樞的是兩層驅(qū)動線圈,線圈的剖分為8 mm。圖4為該模型的仿真外電路設(shè)置示意圖。兩層驅(qū)動線圈的電容都取為400 μF,初始電壓值為8 kV,且兩層驅(qū)動線圈同時觸發(fā)放電。

        表1 單級雙層六極矩瞬態(tài)仿真模型參數(shù)設(shè)置

        圖3 單級雙層多極矩電磁仿真模型

        圖4 單級雙層多極矩電路示意圖

        如圖5和圖6所示,p被定義為電樞在軸向運動方向的初始位置,α0被定義為電樞在旋轉(zhuǎn)運動方向的初始扭轉(zhuǎn)角度,逆時針記為電樞旋轉(zhuǎn)的正方向。在模擬過程中,初始位置p和初始旋轉(zhuǎn)角度α0分別設(shè)置為15 mm和39°。

        圖5 拋體電樞的初始旋轉(zhuǎn)角度示意圖

        圖6 拋體電樞的軸向初始觸發(fā)位置示意圖

        2.2 仿真結(jié)果及分析

        考慮到驅(qū)動線圈的分布被調(diào)整了,電樞相對于驅(qū)動線圈的位置被扭轉(zhuǎn)了一定的角度,拋體電樞表面的渦流密度和空間磁場發(fā)生了很大的變化。對此,本文進(jìn)行3種情況分析:第一種由內(nèi)層6個驅(qū)動線圈進(jìn)行驅(qū)動;第二種由外層6個驅(qū)動線圈驅(qū)動;第三種內(nèi)外雙層驅(qū)動線圈同時驅(qū)動。

        表2-4是不同驅(qū)動線圈分布線圈的自感與互感,L1-L6代表內(nèi)層的6個驅(qū)動線圈,L7-L12代表外層的6個驅(qū)動線圈。當(dāng)雙層驅(qū)動線圈分布時,除了本層線圈之間的自感與互感外,還有層與層之間線圈互感的影響,由表2~表4說明,系統(tǒng)總的互感明顯增大,耦合系數(shù)得到了進(jìn)一步的改善。

        表2 單獨內(nèi)層分布的線圈自感與互感(μH)

        表3 單獨外層分布的線圈自感與互感(μH)

        表4 雙層線圈分布時兩層線圈之間的互感(μH)

        圖7和圖8分別為3種情況的軸向速度和旋轉(zhuǎn)速度曲線比較圖。表5給出了3種不同情況的仿真結(jié)果,可以得出,雙層驅(qū)動線圈分布的最大軸向加速力Fz和最大切向扭矩Tφ分別為112.912 kN和1.837 kN·m,拋體電樞以79.133 m/s和1551.86 r/min的速度進(jìn)行軸向加速度運動和旋轉(zhuǎn)運動。

        圖7 不同驅(qū)動線圈分布的軸向速度曲線

        圖8 不同驅(qū)動線圈分布的旋轉(zhuǎn)速度曲線

        然而,單獨的內(nèi)層線圈分布和單獨外層線圈分布的軸向速度和轉(zhuǎn)速差別不大,且都遠(yuǎn)小于雙層驅(qū)動線圈分布結(jié)構(gòu),這明顯可以從表2得出,雙層驅(qū)動線圈分布的軸向最大加速力和切向最大力矩比單獨一層驅(qū)動線圈分布大2倍多。此外,由于雙層驅(qū)動線圈分布的耦合系數(shù)急劇增大以及層與層之間線圈互感的影響,雙層驅(qū)動線圈分布的能量轉(zhuǎn)化效率約為單層分布的3倍。

        且從表5可知,3種不同驅(qū)動線圈分布的最大電流相差不大。綜上,驅(qū)動線圈雙層分布的軸向速度、旋轉(zhuǎn)速度和系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化效率都最優(yōu)。

        表5 不同的線圈分布的仿真結(jié)果

        圖9給出了單級雙層多極矩電磁驅(qū)動模型中拋體電樞受到的軸向加速力和切向力矩隨時間變化的曲線。圖10給出了電樞分別在時間0.55 ms和1.45 ms時的渦流分布圖。

        圖9 電樞的軸向加速力和切向扭轉(zhuǎn)力矩隨時間的變化曲線

        圖10 電樞在不同時刻的渦流圖

        從圖7和圖8可以得出,拋體電樞的直線運動和旋轉(zhuǎn)運動都會有先加速后減速,最終勻速的一系列過程。如圖9和圖10所示,由于電樞在直線加速過程中,電樞上的渦流發(fā)生了反向,產(chǎn)生了負(fù)向的軸向推動力和反向的扭轉(zhuǎn)力,導(dǎo)致拋體電樞的直線速度和旋轉(zhuǎn)速度降低,即電樞的電樞捕獲效應(yīng)[7]和旋轉(zhuǎn)制動效應(yīng)[4]。

        3 結(jié) 論

        本文介紹了一種新型的單級雙層鞍形六極矩電磁驅(qū)動結(jié)構(gòu)。仿真分析比較了不同驅(qū)動線圈分布對拋體發(fā)射性能的影響,得出了內(nèi)外雙層驅(qū)動線圈分布的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)或外層驅(qū)動線圈單獨分布的能量轉(zhuǎn)換效率高許多??偟膩碚f,仿真分析說明了單級雙層多極矩電磁推進(jìn)器的可行性。

        猜你喜歡
        多極互感電樞
        四軌電磁發(fā)射器電樞-軌道初始接觸特性研究*
        基于TensorFlow神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的MCR-WPT系統(tǒng)負(fù)載與互感識別方法
        大型接地系統(tǒng)接地阻抗測量的引線互感分析
        湖南電力(2021年2期)2021-05-08 06:31:18
        雙層電樞結(jié)構(gòu)設(shè)計及其電磁力和電流密度分布*
        電樞裝配后接觸壓力不均勻特性研究*
        例談《互感和自感》的教學(xué)設(shè)計
        應(yīng)用于艦載天線電磁兼容性分析的改進(jìn)多層快速多極子算法
        多極子陣列聲波測井在煤層氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用
        中國煤層氣(2014年3期)2014-08-07 03:07:39
        配電線路互感參數(shù)測量的參數(shù)辨識問題
        河南科技(2014年24期)2014-02-27 14:19:37
        積極為構(gòu)建“多點多極”戰(zhàn)略提供咨詢服務(wù)
        国产做a爱片久久毛片a片| 亚洲欧美综合精品成人网站| 亚洲精品在线国产精品| 欧美男生射精高潮视频网站 | 少妇连续高潮爽到抽搐| 99re6在线视频精品免费下载| 国产精品欧美一区二区三区不卡| 先锋影音最新色资源站| 四虎成人精品无码永久在线| 一区二区日韩国产精品| 欧美野外疯狂做受xxxx高潮 | 三年中文在线观看免费大全| 超清纯白嫩大学生无码网站| 欧美巨大xxxx做受l| 色老头一区二区三区| 一区二区视频观看在线| 一区二区三区蜜桃在线视频| 国产精品区二区东京在线| 高清中文字幕一区二区三区| 亚洲精品av一区二区| 国产精品网站在线观看免费传媒| 久久精品人人做人人爽| 99国产精品视频无码免费 | 日韩精品av在线一区二区| 中文字幕成人精品久久不卡91| 免费看黄色亚洲一区久久| 亚洲一区二区三区尿失禁| 免费人妻无码不卡中文字幕18禁| 最新国产三级| 少妇高潮太爽了免费网站| av天堂亚洲另类色图在线播放| 中文字幕本久久精品一区| 少妇性俱乐部纵欲狂欢电影| 国模丽丽啪啪一区二区| 国产精品露脸张开双腿| 精品一区二区三区长筒靴| 91精品国产自拍视频| 无码aⅴ精品一区二区三区浪潮 | 亚洲毛片免费观看视频| 亚洲国产精品无码久久一区二区| 亚洲中文字幕成人无码|