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电磁耦合共振

电磁耦合共振
电磁耦合共振

电磁共振无线供电模组模块 DIY课程电子毕业设计电磁共振无线充电演示模块演示磁耦合的无线电力传输制作,

输入端采用场效应管rover高频逆变元件,

逆变震荡器产生正弦信号,并用线圈将能量发送出去,双管推挽电流馈电,让电磁波发射器同接收设备在相同频率上产生共振,它们之间就可以进行能量互换。,电容组成的并联谐振回路辐射出去.发射机是一级振荡一对推挽输出的电磁波感应发射器!将直流电变成脉冲交流用电感线圈幅射出去!为接收部分提供能量。

主要就规划的三个频段

LF

低频

(125~135KHz)

HF

高频

(13.56MHz)

UHF

超高频

(860~960MHz)

可以使用,而这些频段也造就了目前

无线电力系统在设计之初频率采用的参考点。

LC振荡频频率计算公式

其中f为频率,单位为赫兹(Hz);L为电感,单位为亨利(H);C为电容,单位为法拉(F)。

发射和接收线圈的谐振频率为1MHz,方波高电平占空比1/2。

Royer振荡器回路,只要提供一合适的直流电压便可启动,加上电源后,由于两个晶体管的特性有所差异,故假设Q1先导通,此时电感线圈产生感应电动势,然后由一组线圈反馈回来,使Q1一直导通,Q2截止,直到电感磁芯饱和,此时电动势为零,导通Q1截止,电动势反向,便Q2导通。双管推挽电流馈电,逆变震荡器产生正弦信号,并用线圈将能量发送出去,

发射部分采用场效应管IRFZ44,场效应管也可以用IRF系列的634、630使IRF630、IRF640,IRF3205、75NF75,80N75等大部分N沟道场效应管均可,或其它耐压200V,电流5A,最大损耗功率大于20W以上的VMOS管。(这个主要看个人所需功率)。高频输出级用大功率场效应管,如用时需加上面积足够大的散热器。

发射模块元件清单:

效应管:Q1、Q2场效应管IRFZ44各一个、散热片各一个.

整流二极管:D1,D2---1N4148,各一个。

发光二极管:普通,绿光,3V,一个。

电阻:R1 -2W ---100欧,属膜电阻一个。

R2-2W --100欧,膜电阻一个

R3、R4 1/4W10K膜电阻各一个

R5 1/4W1K膜电阻一个

谐振电容:C1---c8 6.8n F/1000v各一个

CBB电容C9 100nF/63V一个

磁环电感线圈:L1/L2 100uH各一个

线圈:发射收线圈L,选直径1-1.3---0的漆包铜线,在直径15cm的圆柱体上绕3圈,然后,取下,用胶带扎好,并留出两根引线。

导线:导线一两根,用于接输入电源。

输入电源:

AD-220v/CD-6-9V 600mA-800mA

场效应管IRFZ44

本电路功率还可以做得更大。关键器件有线圈电感量,振荡频率,谐振电容大小也很关键谐振电容C1-c8要求用聚丙烯电容(CBB):

C9要求耐压63V以上。

发射线圈采用Φ1.3mm的漆包线线和圆筒式绕法,以取得较高的变换效率。

发射线圈L1采用3×Φ1.3mm的漆包线,绕圆筒式、绕3匝、直径15cm。

接收线圈也绕成绕圆筒式,用Φ1.3的漆包线直径15cm绕3匝。

可改变线圈直径、匝数、线径、线圈

长度等参数调节其自谐振频率。为方便调节,本实

验将线圈直径、线径固定,调节匝数及线圈长度来

改变线圈自谐振频率。由空心线圈计算器可准确计

算出不同匝数下线圈的分布参数及自谐振频率

接收机电路:

发射LA、接收L线圈、通过电容调谐后固有频率达到一致,为fr。由于是高频传输(1~20M),其中心频率等于线圈LA、L的固有频率fr,最后L线圈通入频率为fr的正弦波,系统产生共振,向负载传输能量。经全桥整流后滤波后输出直流电源和限流推动发光二极管显示!

输出整流滤波电路

本设计选用了全波整流电路,全波整流变压器输出功率的利用率为100%,输出直流电压中的纹波较低。选择输出整流二极管时不仅要考虑耐压值要合适,还要满足开关特性好、反向恢复时间短的快恢复二极管;电容的选取不仅参考其电容值,还要考虑其耐压值要高。

接收模块电路原理图如下:

接收模块元件清单:

整流二极管:D1,D2,D3,D4---1N4148,各一个。

发光二极管:D5普通,绿光,3V,一个。

电阻:R1---470欧,金属膜电阻,4/1W,一个。

谐振CBB电容:c1-c8 6.8nF/100V各一个

瓷片电容:C9---0.01μF。

线圈:接收线圈L,选直径1---1.3的漆包铜线,在直径15cm的圆柱体上密绕3圈,然后,取下,用胶带扎好,并留出两根引线。

导线:导线一根,用于接输出电源。

整流二极管选快速恢复系列的,这里选1N4148,不要选普通的整流二级管,不然的话,有可能使接收模块根本无法正常工作

实验中可从场效应管D端测试到的波形!

EMC传导和耦合应用(DOC)

电磁兼容传导耦合理论及其应用 学生张** 年级2010级 班级0210** 班 学号021012** 专业电子信息工程 学院电子工程学院 西安电子科技大学 2013年5月

电磁兼容传导耦合原理及其应用 张** 摘要:本文就现实中普遍存在的电子,电气设备电磁骚扰现象引发的电磁干扰出发,先介绍了电磁兼容这个学科的发展及意义,然后重点介绍了电磁干扰耦合传输理论。最后从传导耦合和辐射耦合两个方面并结合相关案例分析如何在这两个耦合途径上减少电磁干扰的发生。 关键词:电磁兼容传输耦合传导耦合辐射耦合

目录 引言 (1) 第一章电磁兼容发展及意义 (1) 1.1电磁兼容技术的发展 (1) 1.2 电磁兼容的地位和意义 (1) 第二章电磁干扰耦合传输理论 (1) 2.1传导耦合 (2) 2.2 辐射耦合 (2) 第三章传导耦合理论应用实例及分析 (2) 3.1电力线载波 (3) 3.2 变频器 (3) 3.2抑制传导干扰的有效办法 (4) 第四章辐射耦合理论应用实例及分析 (5) 3.1雷电电磁辐射对微电子设备的影响 (5) 3.2感性负载的瞬态噪声抑制及其触点的保护 (5) 3.2抑制辐射干扰的有效办法 (5) 第五章结束语 (6) 参考文献 (7)

引言 随着现代科学技术的发展,各种电子,电气设备不仅数量及种类不断增加,而且向小型化,数字化,高速化和网络化的方向高速发展,然而电子,电气设备在正常工作时还会产生一些有用无用的电磁能量,影响其他设备,系统或者生物,使得电磁环境日益复杂,造成了电磁污染,形成电磁骚扰。电磁骚扰有可能使电气,电子设备和系统的工作性偏离预期,产生误差。严重时还会摧毁电气电子设备,危害人体。正是在这种背景下,电磁兼容性设计成为了现代工程设计中的重要组成部分。 第一章电磁兼容发展及意义 1.电磁兼容技术的发展 电磁兼容是指“设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态,即该设备不会由于受到处于同一电磁环境中的其他设备的电磁发射导致或遭受不允 许的降级,它也不会使同一电磁环境中其它设备因受其电磁发射而导致或遭受不允 许的降级。 1881年英国科学家希维赛德发表了“论干扰”的文章,标志着电磁兼容性研究的开端,1889年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题,使电磁兼容性研究开 始走向工程化,1944年德国电气工程师协会制订了世界上第一个电磁兼容性规范 VDE0878,1945年美国颁布了第一个电磁兼容性军用规范JAN-I-225。世界多数发 达国家早已开始以法令、法规形式进行管理控制,在我国电磁兼容理论和技术的研 究起步较晚,从1983年开始陆续颁布了一系列有关电磁兼容性标准和规范。自此 以后,电磁兼容技术迅速发展成为非常活跃的学科领域之一。 2.电磁兼容的地位及意义 经验证明,如果记在产品开发阶段解决电磁干扰问题的费用为1个单位,那么等到产品设计定型后再解决其问题,费用将增加10倍;而到产品批量生产后再解 决时,费用将增加100倍;到用户发现问题后才解决时,费用可能高达1000倍。 而在产品开发阶段同时进行电磁兼容性设计,就可望把80%~90%的电磁兼容性问 题解决在产品定型之前。只按常规进行产品功能设计,不仅在技术上带来一系列的 难题,而且还会造成人力、财力的极大浪费。 就产品本身功能和市场占有而言,电磁兼容性设计的意义也是不可估量的。其一,电子设备工作的可靠性依赖于其电磁抗干扰性。电磁兼容性表征电子设备在电 磁环境中正常工作的能力。其二,电子设备国内外市场的开拓需要其具有良好的电 磁兼容性。电磁兼容性达标认证已由一个国家范围向全球地区发展,成为一个国际 标准。其三,安全因素,存在电磁辐射的电子产品可能会引起如设备误操作、通讯 设施电磁泄密、电爆装置误爆、误燃等危险。 第二章电磁干扰耦合传输理论 产生电磁干扰三要素:电磁干扰源,干扰传播途径,敏感设备。由此可知,任何电磁干扰的产生必然存在电磁骚扰(或者骚扰电磁能量)的耦合与传输途径。这里,耦合的概念指的是电路、设备、系统与其它电路、设备、系统之间的电磁量联系,耦合起着把电磁能量从

介电超晶格中电磁波和声波的耦合物理效应

介电超晶格中电磁波和声波的耦合物理效应 介电体超晶格是一种人工微结构材料,近几十年来一直是研究热点。结构调制赋予介电体超晶格多种独特的光学和声学效应,因此又被分为光学超晶格和声学超晶格。本文主要研究介电体超晶格中的部分耦合物理效应,这些耦合效应主要指的压电体超晶格中电磁波与超晶格振动耦合诱导的超声激发和声子极化激元、压电压磁超晶格中的磁电耦合效应和声子极化激元间耦合形成耦合模、光学超晶格中独特电光效应导致的电磁波间的耦合。另外,就超晶格的电光效应和超声激发的应用作了理论和实验研究。本论文的主要结果如下: 1、在黄昆等人关于离子晶体中极化激元研究成果及课题组关于压电超晶格研究成果基础之上,我们提出一个理论模型,将离子晶体和压电超晶格统一起来,对声子极化激元在二者中的形成情况做了对比,我们发现了一维压电超晶格中声子极化激元的形成机制和条件。压电体超晶格中的压电系数调制,内禀的压电效应和逆压电效应共同保证了电磁波与超晶格振动(超声波)的相互激发,因此因周期调制产生的体超声波总能与激发它的电磁波耦合形成声子极化激元,没有任何附加条件。 2、讨论了在一维压电压磁超晶格(PPSL)中磁场和电场以超晶格振动为纽带的耦合效应。不同于已有文献中的分析,在此没有预先假定的磁电项,我们从材料固有的压电效应和压磁效应入手,自然地导出了磁电效应,并得到有效介质的本构方程。然后利用本构方程,从理论上分析BaTiO3/CoFe2O4压电压磁超晶格中的共振磁电效应,得到了高达14.9 Vcm-1Oe-1的纵向磁电电压系数,并分析了得到如此巨大耦合系数的原因,以及影响耦合系数的各个因素,最后与他人的理论和实验结果进行了对比,结果是吻合的。 3、利用Maxewll方程和我们得到一维压电压磁超晶格的本构方程,研究了电磁波在BaTiO3/CoFe2O4超晶格中的传播。在传播过程中,两垂直偏振的电磁波的平行电场和磁场分量可以和同一超晶格振动耦合,最终形成磁电耦合型声子极化激元,同时伴随着磁电效应。我们发现对沿周期方向(Z方向)传播的电磁波,伴随的磁电耦合破坏了可能发生的负折射。为了 便于理解并与已有的理论和实验基础(关于压电极化激元和压磁极化激元)相联系,可以将它理解为压电极化激元与压磁极化激元耦合(以同一振动为纽带)形成的声子极化激元耦合模。色散分析表明耦合使得电磁波的传播特性发生了巨大的变化,特别是在谐振频率附近。同样形成声子极化激元耦合模,波矢平行于周期排列方向的电磁波不能传播,而垂直周期方向却能传播,仅在谐振频率两边有不同的传播模式(色散关系)。进一步的电磁场分析阐明传播模存在的原因:不同于纯压电或纯压磁超晶格,由超晶格振动联系的电磁场分量的耦合,使得电磁波与超晶格振动的强烈耦合并不总是意味着强烈的晶格振动。 4、在课题组陆延青教授的研究基础之上,我们对光学超晶格铌酸锂(OSL LN)独特的电光效应设计了电光折叠Solc窄带滤波器,并分别做了温度和电场调谐设计;同年,上海交大某课题组的实验验证了该滤波器的温度调谐。与26所声光研究室展开合作研究,利用我们提供的声学超晶格铌酸锂(ASL LN)作为换能器,制备了300MHz和1GHz 的声光器件,并在实际使用的条件下进行了测试。测试结果表明了ASL 换能器 的优点和不足:大带宽,工艺简单,低成本,但机电耦合系数与生产效率还需提高。为了ASL技术进一步走向实用化,针对不足我们设计了新的ASL制备方案。为得到大机电耦合系数,高产率更低成本的ASL,我们已用极化反转法制备了压电陶瓷超晶格,周期在10-50微米;为得到更高频率的ASL,我们用双靶磁控溅

电磁干扰及其抑制方法的研究

弱电工程中电磁干扰及其抑制方法的研究 (葛洲坝通信工程有限公司方宏坤 151120) 【摘要】在弱电工程应用领域,强电与弱电交叉耦合,电磁干扰(EMI)错综复杂,严重影响弱电系统的稳定性和安全性。本文详细介绍了 EMI 产生的原因、分析EMI/RFI的特性,及其传输途径和危害,利用电磁理论和工程实践,分析并提出了一些在弱电工程领域行之有效的 EMI 抑制方法。 【关键词】弱电电磁干扰(EMI)射频干扰(RFI)干扰抑制 随着计算机技术,特别是网络技术的飞速发展,IT技术在弱电工程领域的广泛应用,IT设备日益精密、复杂,使得电子干扰问题日趋严峻。它可使系统的稳定性、可靠性降低,功能失效,甚至导致系统完瘫痪和设备损坏。特别是EMI/RFI(电磁干扰/射频干扰)问题,已成为近几年弱电工程领域的焦点。 1、电磁干扰分类和特性 生活中电磁干扰无处不在,其干好错综复杂。通常我们把电磁干扰主要划分为电磁干扰(EMI)、射频干扰(RFI)和电磁脉冲(EMP)三种,根据其来源可分为外界和内部两种,严格的说所有电子运行的元件均可看作干扰源。本文中所提EMI是对周围电磁环境有较强影响的干扰;RFI则从属于EMI;EMP 是一种瞬态现象,它可由系统内部原因(电压冲击、电源中断、电感负载转换等)或外部原因(闪电等)引起,能耦合到任何导线上,如电源线和通信电缆等,而与这些导线相连的电子系统可能受到瞬时严重干扰或使系统内的电子电路永久性损坏。图 1 给出了常见 EMI/RFI 的干扰源及其频率范围。

1.1 EMI特性分析 在电子系统设计中,应从三个方面来考虑电磁干扰问题:首先是电子系统产生和发射干扰的程度;其次是电子系统在强度为 1~10 V/m、距离为 3 米的电磁场中的抗扰特性;第三是电子系统内部的干扰问题。利用干扰三要素分析与EMI相关的问题需要把握EMI的五个关键因素,这五个关键因素是频率、幅度、时间、阻抗和距离。 在EMI分析中的另一个重要参数是电缆的尺寸、导线及护套,这是因为,当EMI成为关键因素时,电缆相当于天线或干扰的传输器,必须考虑其物理长度与屏蔽问题。 1.2 RFI特性分析 无线电发射源无处不在,如无线电台、移动通信、发电机、电动机、电锤等等。所有这些电子活动都会影响电子系统的性能。无论RFI的强度和位置如何,电子系统对RFI必须有一个最低的抗扰度。在通信、无线电工程中,抗扰度定义为设备承受每单位RFI功率强度的敏感度。从“干扰源—耦合途径—接收器”的观点出发,电场强度E 是发射功率、天线增益和距离的函数,即 E=5.5· P·G d 式中P为发送功率(mW/cm2),G为天线增益,d为电路或系统距干扰源的距离(m)。 由于模拟电路一般在高增益下运行,对RF场比数字电路更为敏感,因此,必须解决μV级和mV级信号的问题;对于数字电路,由于它具有较大的信号摆动和噪声容限,所以对RF场的抑制力更强。 1.3 干扰途径 任何干扰问题可分解为干扰源、干扰接收器和干扰的耦合途径三个方面,即所谓的干扰三要素。如表 2 所示。 表2 干扰源耦合途径干扰类型接收器 共地阻抗传导干扰 辐射场到互连电缆(共模)辐射干扰 微控制器辐射场到互连电缆(差模)辐射干扰 有源器件电缆间串扰(电容效应)感应干扰微控制器 静电放电电缆间串扰(电感效应)感应干扰通信接收器 通信发射机电缆间串扰(漏电导)传导干扰有源器件 电源电缆间串扰(场耦合)辐射干扰其他电子系统扰动电源线到机箱传导干扰 雷电辐射场到机箱辐射干扰

某电机多物理场耦合分析

某电机多物理场耦合分析 1、概述 为了验证ANSYS耦合场分析功能在电机设计中的应用,采用ANSYS的多物理场耦合分析功能,对某机车牵引电机(包括定子、转子)的耦合场分析作了如下工作: 1建立起电机用于电磁、流体、热、结构分析的统一的几何模型和有限元计算模型; 2首先进行电机磁场分析,计算获取了电机设计中所关心的磁场和磁密分布、矩角特性、电感等参数,并获得电机的电磁发热、电磁力和电磁力矩分布; 3利用电机磁场分析得到的热生成,进行电机的流体-热耦合分析,考核电机的通风冷却性能,得到电机的温度分布; 4使用电机磁场分析得到的电磁力和电磁力矩分布、以及温度分布,进行结构分析,得到考虑温度和电磁影响下的电机的应力和变形情况。同时对电机定子、以及定转子耦合情况进行振动模态分析。 所有分析相互间的载荷和边界条件的传递均由程序自动完成。 2、引言 众所周知,在电机设计与研究中,要涉及到电磁、绝缘、发热、通风冷却和力学等多种多样的问题,是一个典型的综合性研究学科,各学科之间是相互关联、相互影响的,是典型的多场耦合问题学科。由于多场耦合问题的研究十分复杂和困难,传统的电机分析研究方法,是把这些相互关联的问题分离,按各学科分类进行独立的研究。ANSYS是世界上唯一真正能够在同一个界面下,使用统一的数据库进行完善的电磁场、流场、温度场、结构(应力场)耦合分析的商业软件。应用ANSYS的这种多场耦合能力可以很方便地研究电机的多场耦合问题。 为了实际考核ANSYS的电磁、热、流体(通风冷却)、结构这些多物理场及其耦合分析在电机设计和研究中的应用能力,ANSYS公司成都办事处对某牵引电机进行了多物理场耦合研究分析。研究分析的内容为: 运用ANSYS软件建立起电机(包括定子和转子)用于电磁、流体、热、结构分析的统一的几何模型和有限元计算模型;首先进行电机磁场分析,计算获取电机设计中所关心的磁场和磁密分布、矩角特性、电感等参数,并获得电机的电

电磁耦合原理及公式

电磁耦合原理及公式 悬赏分:0 - 解决时间:2006-9-10 21:41 定子与转子如何产生感应电压 提问者:jinshoufeng - 一级 最佳答案 磁铁和电流都能够产生磁场,电流的磁场是由电荷的运动形成的,那么磁铁的磁场是如何产生的呢?法国学者安培根据环形电流的磁性与磁铁相似,提出了著名的分子电流的假说。他认为,在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流——分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为一个微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极。这两个磁极跟分子电流不可分割地联系在一起。安培的假说,能够解释各种磁现象。一根软铁棒,在未被磁化的时候,内部各分子电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场互相抵消,对外界不显磁性。当软铁棒受到外界磁场的作用时,各分子电流的取向变得大致相同,软铁棒就被磁化了,两端对外界显示出较强的磁作用,形成磁极。磁体受到高温或者受到猛烈的敲击会失去磁性,这是因为在激烈的热运动或机械运动的影响下,分子电流的取向又变得杂乱了。在安培所处的时代,人们对原子结构还毫无所知,因而,对物质微粒内部为什么会有电流是不清楚的。直到20世纪初期,人类了解了原子内部的结构,才知道分子电流是由原子内部的电子的运动形成的。安培的磁性起源的假说,揭示了磁现象的电本质。它使我们认识到,磁铁的磁场和电流的磁场一样,都是由电荷的运动产生的。 但是仅凭“电荷运动产生磁场”还不足以说明以下三个问题:1.运动电荷周围的磁场为何其磁力线方向符合右手螺旋法则而不是左手螺旋法则?2.通电直导线周围有环形磁场,为何磁力线方向也符合右手螺旋法则而不是左手螺旋法则?3.原子磁矩如何确定N极和S极?唯一的解释只能是“电荷运动时自旋”,自旋产生磁场,磁力线方向与自旋方向有关。“电荷运动时自旋”这一判断虽然是来自于推理,但能够解释一切电磁现象,下面一一讲述: 一、电生磁 电荷静止时不自旋,只产生电场,不产生磁场。 电荷运动时自旋,并在周围产生环形磁场。正电荷运动时的自旋方向和磁场方向为:右手半握,拇指伸开,拇指指向正电荷前进方向,其余四指就指向自旋方向,磁力线方向与自旋方向相同。负电荷运动时的自旋方向和磁场方向为:左手半握,拇指伸开,拇指指向负电荷前进方向,其余四指就指向自旋方向。磁力线方向与自旋方向相反。 通有直流电流的直导线中,电子排着队向前运动,因电子自旋的作用,导线周围有环形磁场。电子自旋方向和磁场方向为:左手半握,拇指伸开,拇指指向负电荷前进方向,其余四指就指向自旋方向,磁力线方向与自旋方向相反。 若将通有直流电流的直导线弯曲成圆形,则环形磁场闭合,对外表现为磁矩。电流方向和磁极方向的关系符合右手螺旋法则:右手半握,拇指伸开,除拇指外的四指指向电流方向,则拇指指向N极方向。 电子绕原子核运动,可视为通有直流电流的圆形导线,对外表现为原子磁矩。电子运动方向和磁极方向的关系符合左手螺旋法则:左手半握,拇指伸开,除拇指外的四指指向电子运动方向,则拇指指向N极方向。 二、电作用于磁

第六章 电磁感应耦合效应的消除和提取

第六章电磁感应耦合效应的消除和提取在第五章中,我们讨论了EM效应和IP效应在不同测量波形上的表现形态。本章则以双频波测量波形为例,讨论直接消除电磁感应耦合效应的斩波去耦方法。然后,将详细论述双频激电中独特的直接、同时、分别提取和利用EM效应和IP效应的方波相干技术。 第一节双频波形的斩波去耦 对于图5.2(b)所示的双频波形,将其减去一次场后作傅氏分析,可得到图6.1所示的双频波供电时纯EM效应的频谱。对于双频波,由第三章知,在我们关注的频点上,若设基波振幅为1,则三次谐波振幅为1/3;13次谐波振幅由为12/13,39次谐波的为12/39。然而从图6.1上,其纯EM效应振幅相应的为1、1/3、2.5、2.5,因此,尽管高频一次场振幅仅为低频振幅的12/13,但由于EM效应作用,其纯感应耦合效应明显增强,约为基频感应耦合效应的2.5倍。39次谐波的EM效应强度与13次谐波EM效应强度相当,因此说在13次谐波和39次谐波的频率上,EM效应明显强于其它频率。另外,三次谐波和其它各次谐波的EM效应强度大致相当,约为基波EM效应强度的1/3。由此可见,纯EM效应随频率的增大而强,而且与其激发场强弱有关。 图6.2斩波去耦方法示意图图6.1 双频波形纯EM效应的频谱曲线图(a)斩波前测量波形;(b)斩波后测量波形 如前图5.2所反映的,EM效应主要表现在波形的上升沿和下降沿的尖脉冲中,且其1/2频成分的EM效应明显大于低频EM效应。因此在测量波形中,可以将受电磁感应耦合效应影响严重的部分(尖脉冲部分)及其一次场从波形上去掉,从而获得无EM 效应的场。如图6.2所示。这种方法即称为“斩波去耦”。显然,这种去耦方法是直接的,既不需增加野外测量工作,也不需进行室内数据处理,因此是一种简便、快速、可行的直接去耦方法。这种去耦方法的应用效果取决于斩波的宽度,如图6.3所示,它在消除EM效应的同时也部分地损失了IP效应,其压抑程度也同样受斩波宽度影响。因此,若要干净地消除EM效应,就要求斩波宽度大,但斩波宽度越大,IP效应损失也越多。故此,斩波宽度的选择是折衷的。下面通过数值计算来讨论斩波去耦方法对EM效应的消

mawell与fluent电磁热流耦合分析

14.5耦合实例4——Maxwell和FLUENT电磁热流耦合 例, 14.5.1 析钢块在上述工况下的温度场分布情况、风的流线图及风的温度分布云图。 图14-164几何模型 14.5.2软件启动与保存 Step1:启动Workbench。如图14-165所示,在Windows XP下单击“开始”→“所有程序”→ANSYS14.0→Workbench 14.0命令,即可进入Workbench主界面。 图14-165 Workbench启动方法 Step2:保存工程文档。进入Workbench后,单击工具栏中的按钮,将文件保

存为“MagtoThemtoFluid”,单击Getting Started窗口右上角的(关闭)按钮将其关闭。 注意:本节算例需要用到ANSOFT Maxwell14.0软件,请读者进行安装; 由于ANSOFT Maxwell软件不支持保存路径中存在中文名,故在进行文档保存时,保存的路径不不能含有中文字符,否则会发生错误。 14.5.3导入几何数据文件 Step1:创建几何生成器。如图14-166所示,在Workbench左侧Toolbox(工具箱)的Analysis Systems中单击Maxwell 3D并按住左键不放将其拖到右侧的Project Schematic窗口中,此时即可创建一个如同EXCEL表格的项目A。 Step2:双击A2(Geometry)进入如图14-167所示的电磁分析环境,此时启动了Maxwell 3D软件。 图14-166项目A Step3:依次选择菜单Modeler→Import,在出现的Import File对话框中选择ThermaltoFluid.x_t几何文件,并单击打开按钮。 图14-167电磁分析环境 Step4:此时模型文件已经成功显示在Maxwell软件中,如图14-168所示,同时弹出Modal Analysis对话框,在对话框左侧的栏中显示的几何图形为Good表示数据读取无误,单击Close按钮。

电磁干扰的来源及屏蔽方法介绍

电磁干扰的来源及屏蔽方法介绍 EMC问题常常是制约中国电子产品出口的一个原因,本文主要论述EMI的来源及一些非常具体的抑制方法。 电磁兼容性(EMC)是指一种器件、设备或系统的性能,它可以使其在自身环境下正常工作并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰(IEEE C63.12-1987)。对于无线收发设备来说,采用非连续频谱可部分实现EMC性能,但是很多有关的例子也表明EMC并不总是能够做到。例如在笔记本电脑和测试设备之间、打印机和台式电脑之间以及蜂窝电话和医疗仪器之间等都具有高频干扰,我们把这种干扰称为电磁干扰(EMI)。EMC问题来源 所有电器和电子设备工作时都会有间歇或连续性电压电流变化,有时变化速率还相当快,这样会导致在不同频率内或一个频带间产生电磁能量,而相应的电路则会将这种能量发射到周围的环境中。 EMI有两条途径离开或进入一个电路:辐射和传导。信号辐射是通过外壳的缝、槽、开孔或其他缺口泄漏出去;而信号传导则通过耦合到电源、信号和控制线上离开外壳,在开放的空间中自由辐射,从而产生干扰。 很多EMI抑制都采用外壳屏蔽和缝隙屏蔽结合的方式来实现,大多数时候下面这些简单原则可以有助于实现EMI屏蔽:从源头处降低干扰;通过屏蔽、过滤或接地将干扰产生电路隔离以及增强敏感电路的抗干扰能力等。EMI抑制性、隔离性和低敏感性应该作为所有电路设计人员的目标,这些性能在设计阶段的早期就应完成。 对设计工程师而言,采用屏蔽材料是一种有效降低EMI的方法。如今已有多种外壳屏蔽材料得到广泛使用,从金属罐、薄金属片和箔带到在导电织物或卷带上喷射涂层及镀层(如导电漆及锌线喷涂等)。无论是金属还是涂有导电层的塑料,一旦设计人员确定作为外壳材料之后,就可着手开始选择衬垫。 金属屏蔽效率 可用屏蔽效率(SE)对屏蔽罩的适用性进行评估,其单位是分贝,计算公式为:

材料磁电效应的研究及应用

材料磁电效应的研究及应用 摘要:磁电材料具有独特的磁电效应,能实现磁场与电场的相互转换,在磁电传感器、磁记录和微波器件等领域具有广泛的应用前景。本文阐述了磁电效应的产生机理及其研究历史,重点介绍了磁电复合材料的分类及相应的制备方法和研究状况。文章最后简述了磁电材料的几个主要应用方向。 关键词:磁电效应;磁电材料;复合材料;铁电;铁磁 Research and Application of Magnetoelectric effect Abstract:With a unique magnetoelectric effect, magnetoelectric material can achieve the mutual transformation between magnetic and electric fields, which has extensive applications in the field of magnetic sensors, magnetic recording and microwave devices.In this paper, the basic mechanism of the magnetoelectric effect and its research history were illustrated. The classification of magnetoelectric composites, the corresponding preparation methods and its research status were emphatically introduced. Finally, several main application directions of magnetoelectric material were sketched briefly. Keywords: :magnetoelectric effect;magnetoelectric Materials;composites;ferroelectric; ferromagnetic 1引言 作为新材料研究领域的核心,具有力、热、电、磁、声、光等特殊性能的功能材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用。随着科学技术的高速发展和社会的进步,单一性能的材料有时很难满足新型功能器件对材料的要求。因此,研究和制备具有多重性能的材料已成为当今材料领域的研究热点[1]。而各种性能之间的耦合效应(例如压电、压磁、声光、电光、热释电等)为多重性能材料的研究与制备提供了可能。 众所周知,铁电材料具有铁电性、压电性、热释电效应、声光效应等一系列重要的特性,在铁电存储器、微电子机械系统(MEMS)等领域具有广泛的应用前景[2]。铁磁材

电磁场名词解释

电场:任何电荷在其所处的空间中激发出对置于其中别的电荷有作用力的物质。磁场:任一电流元在其周围空间激发出对另一电流元(或磁铁)具有力作用的物质。 标量场:物理量是标量的场成为标量场。 矢量场:物理量是矢量的场成为矢量场。 静态场:场中各点对应的物理量不随时间变化的场。 有源场:若矢量线为有起点,有终点的曲线,则矢量场称为有源场。 通量源:发出矢量线的点和吸收矢量线的点分别称为正源和负源,统称为通量源。 有旋场:若矢量线是无头无尾的闭曲线并形成旋涡,则矢量场称为有旋场。方向导数:是函数u (M在点M0处沿I方向对距离的变化率。 梯度:在标量场u(M中的一点M处,其方向为函数u(M在M点处变化率最大的方向,其模又恰好等于此最大变化率的矢量G,称为标量场u(M在点M处的梯度,记作grad u(M。 通量:矢量A沿某一有向曲面S的面积分为A通过S的通量。 环量:矢量场A沿有向闭曲线L的线积分称为矢量A沿有向闭曲线L的环量。亥姆霍兹定理:对于边界面为S的有限区域V内任何一个单值、导数连续有界的矢量场,若给定其散度和旋度,则该矢量场就被确定,最多只相差一个常矢量;若同时还给出该矢量场的边值条件,则这个矢量场就被唯一确定。(前半部分又称唯一性定理).:q dq 电荷体密度:’=期小飞矿,即某点处单位体积中的电量。 传导电流:带电粒子在中性煤质中定向运动形成的电流。 运流电流:带电煤质本身定向运动形成形成的电流。 位移电流:变化的电位移矢量产生的等效电流。 电流密度矢量(体(面)电流密度):垂直于电流方向的单位面积(长度)上的电流。 静电场:电量不随时间变化的,静止不动的电荷在周围空间产生的电场。 电偶极子:有两个相距很近的等值异号点电荷组成的系统。 磁偶极子:线度很小任意形状的电流环。 感应电荷:若对导体施加静电场,导体中的自由带电粒子将向反电场方向移动并积累在导体表面形成某种电荷分布,称为感应电荷。 导体的静电平衡状态:把静电场中导体内部电场强度为零,所有带电粒子停止定向运动的状态称为导体的静电平衡状态。 电壁:与电力线垂直相交的面称为电壁。 磁壁:与磁力线垂直相交的面称为磁壁。 介质:(或称电介质)一般指不导电的媒质。 介质的极化:当把介质放入静电场中后,电介质分子中的正负电荷会有微小移动,并沿电场方向重新排列,但不能离开分子的范围,其作用中心不再重合,形成一个个小的电偶极子。这种现象称为介质的极化。 媒质的磁化:外加磁场使煤质分子形成与磁场方向相反的感应磁矩或使煤质的固有分子磁矩都顺着磁场方向定向排列的现象。 极性介质:若介质分子内正负电荷分布不均匀,正负电荷的重心不重合的介质。 极化强度:定量地描述介质的极化程度的物理量。 介质的击穿:若外加电场太大,可能使介质分子中的电子脱离分子的束缚而成为 自由电子,介质变成导电材料,这种现象称为介质的击穿。 击穿强度:介质能保持不被击穿的最大外加电场强度。

层合磁电器件非线性磁电效应的实验研究

层合磁电器件非线性磁电效应的实验研究 层合磁电器件以其明显的磁电效应被常用于磁电换能器、磁电传感器等。层合磁电器件是通过压电层的压电效应的耦合与压磁层的磁致伸缩效应来完成磁电转化的。简单的说,也就是指磁致伸缩层在外加的磁场中产生应变,这种运动通过胶接层传递给压电层,然后根据压电材料压电效应,在其压电层表面产生出电场,是一种磁——弹——电多场耦合效应。本文从基本的实验开始,对层合磁电器件的非线性磁电效应进行研究,分别分析了直流磁场的大小、频率以及质量块等对磁电系数及磁电电压输出的影响。实验数据表明,对于Tefernol-D/PZT/Ni 的层合磁电器件,在直流磁场中,随着磁场逐渐变大,磁电系数会先变大后变小;随着磁电频率的变大,磁电系数也是先变大后变小;随着质量块的增多,磁电电压的最大值增大,得到最大值时对应磁场频率逐渐变小。 关键词:层合磁电器件;非线性;频率,磁电系数 第一章绪论 由于层合磁电材料良好的磁电特性,基于这些材料研制的磁电器件显示了巨大的性能优势。目前这类材料已被大量应用于磁传感器、内存、磁共振装置、换能器等的设计制造中。 为了探究磁电材料的运行机理,以期制造性能更优的磁电器件,本文将粗略研究层合磁电器件的磁电效应、阐述层合磁电器件的发展、提出针对层合磁电器件的研究方法以及介绍相关应用。 1.1 层合磁电器件的背景与应用 1.1.1 层合磁电器件的发展 目前,人们已经研究制备了种类繁多的磁电材料。根据相的数目可以划分为:磁电单相材料和磁电复合材料。磁电单相材料是指材料中只有一种相结构,包含纯单相物质和单相固体;磁电复合材料指的是材料中包含两种相结构:压电相和压磁相。

电磁兼容基本知识介绍电磁耦合机理

1、传导耦合 导线经过有干扰的环境,即拾取干扰信号并经导线传导到电路而造成对电路的干扰,称为传导耦合,或者叫直接耦合。 在音频和低频的时候由于电源线、接地导体、电缆的屏蔽层呈现低阻抗,故电流注入这些导体时容易传播,当噪声传导到其他敏感电路的时候,就能产生干扰作用。 在高频的时候:导体的电感和电容将不容忽视,感抗随着频率的增加而增加,容抗随着频率的增加而减小。jwL,1/jwC 解决方法:防止导线的感应噪声,即采用适当的屏蔽和将导线分离,或者在骚扰进入明暗电路之前,用滤波的方法将其从导线中除去; 2、共阻抗耦合 当两个电路的电流经过一个公共阻抗时,一个电路的电流在该公共阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路。 3、感应耦合 a)电感应容性耦合 干扰电路的端口电压会导致干扰回路中的电荷分布,这些电荷产生电场的一部分会被敏感电路拾取,当电场随时间变化,敏感回路中的时变感应电荷就会在回路中形成感应电流,这种叫做电感应容性耦合。 解决方法:减小敏感电路的电阻值,改变导线本身的方向性屏蔽或者分隔来实现。 b)磁感应耦合 干扰回路中的电流产生的磁通密度的一部分会被其他回路拾取,当磁通密度随时间变化时就会在敏感回路中出现感应电压,这种回路之间的耦合叫做磁感应耦合。 主要形式:线圈和变压器耦合、平行双线间的耦合等。铁心损耗常常使得变压器的作用类似于抑制高频干扰的低通滤波器。平行线间的耦合是磁感应耦合的主要形式 要想减少干扰,必须尽量减少两导线之间的互感。 4、辐射耦合 辐射源向自由空间传播电磁波,感应电路的两根导线就像天线一样,接受电磁波,形成干扰耦合。干扰源距离敏感电路比较近的时候,如果辐射源有低电压大电流,则磁场起主要作用;如果干扰源有高电压小电流,则电场起主要作用。 对于辐射形成的干扰,主要采用屏蔽技术来抑制干扰。

第五章 激发极化测量中的电磁感应耦合效应

激发极化测量中的电磁感应耦合效应 自J. R. Wait提出“变频法”以来,频率域激电法中电磁感应耦合效应(简称EM效应)的压制和消除便成了重要研究课题。这主要因为:⑴电磁感应耦合效应是激电异常的极大干扰,它妨碍了激电的测量,降低了它的应用效果,也严重影响了激电法的勘探深度。在低阻覆盖地区,或是在利用弱激电异常寻找油气田、煤田、地下水等项研究中影响特别严重。⑵激电异常源性质的评价日益受到重视。在用宽频谱测量或用激电非线性效应评价激电异常(如区分金属硫化矿物和碳质地层,区分块状硫化矿和浸染状硫化矿等)时,由于感应耦合效应常常使频谱测量难以应用。为此必须有效地消除电磁感应耦合效应。 国外自50年代起便开始研究在各种典型情况下(如均匀大地、层状介质)激电工作中遇到的电磁感应的基本规律。研究校正感应耦合的方法则是70年代以来的热门课题。有代表性的校正方法如K. L. Zong和W. H. Pelton等。Zonge使用了两种方法,第一种是假设激电效应和电磁效应分别满足不同的随频率变化规律,利用多频率测量进行校正。其它学者也采用了类似的方法。这方面较典型的方法有多项式拟合校正法,定指数幂函数校正法和变指数幂函数校正法。另一类方法是将野外实测数据减去层状介质的理论值作为改正,同时将改正的差值作为剩余的感应耦合效应加以利用。Pelton则将感应耦合近似地作为c=1的Cole-Cole模型,从实际值中减去。国内罗延钟、王继伦、刘崧等人都作了大量的研究工作,获得了一些成果。这些工作中都隐含着这样一种假设,即激电效应和电磁效应在总效应中是简单的代数迭加关系。 国内外已有研究取得了一定成就,但这些工作中都存在着三个共同问题:⑴所有方法都不是直接的,而是从实测数据中减去理论的感应耦合成份。⑵改正方法都是有条件的、近似的、且近似程度都不很高,特别是感应耦合效应较强甚至掩盖了弱激电效应时,这些方法是难以应

电磁炉加热水分析—电磁 热 结构耦合分析

电磁炉加热水分析—电磁热结构耦合分析 ANSYS作为一个强大的耦合场分析软件,其多个场的模拟分析可以很好的结合,下面以电磁炉加热一碗水为例,模拟耦合场的经典应用. 注意:模拟中用到的分析数据:电磁线圈频率、电流、线圈圈数、导线面积、电流密度、材料参数和散热系数等相关分析均为假设数据,真实数据请查阅相关资料或根据产品性能添加。 图1 耦合场分析 实例介绍: 电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的。电磁炉的炉面是耐热陶瓷板,交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场,它利用高频的电流通过环形线圈,从而产生无数封闭磁场力,当磁场那磁力线通过导磁(如:铁质锅)的底部,会产生无数小涡流(一种交变电流,家用电磁炉使用的是15-30KHZ的高频电流),使锅体本生自行高速发热,达到加热食品的目的。

图2电磁炉加热基本原理 1.分析模型介绍 模型建立为一个底部圆环模拟线圈,其上一个平板模拟陶瓷板,其上铁碗,碗中半碗水,为了便于后续的分析,将模型分割为对称的4个部分如图所示 图3 分析模型 2.分析过程: 在Workbench中建立耦合场的分析模块,使用Magnetostatic建立磁场分析模块,使用瞬态热分析模块读取磁场分析的功耗,查看水升温的时间,建立结构分析模块读取热分析的温度分布,来获取结构相关的结果。

图4 Workbench耦合场分析流程 2.1电磁场分析 底板线圈使用电流密度添加电流模拟线圈电流,这样在线圈上不会产生涡流效应导致的电流分布不均匀现象,其值为 I=单根导线电流*线圈圈数/线圈截面积,由于线圈为高频交流电,根据电磁理论在碗底的铁质体上产生涡流,靠涡流生成的电流来加热碗底,并可以读取相应的热生成功率。 分析中注意的事项: 1)加载电流密度的圆环模型要建立圆心的圆柱坐标系,将其模型坐标系为圆柱坐标系,Y轴为圆环的圆周方向,模拟电流的流向。 2)静态磁场分析默认为117单元,是不产生涡流效果的,可以更改模型的单位类型关键字,将碗底的模型单元更改为117,1单元,或者更改为236单元,设置相应的关键字。 分析中加载电流密度并设置为谐波分析: bfe,conductor,js,2,current_density !加载电流密度 !高频求解 /solu anty,harm harfr,30000 solve

电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)及其抑制措施研究

电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)及其抑制措施研究 李贵山 杨建平 黄晓峰 (兰州工业高等专科学校 兰州 730050) 摘 要在电子系统中,强电与弱电交叉耦合的应用环境,干扰错综复杂,严重影响系统的稳定性和可靠性。本文介绍EMI/RFI产生的原因和导入途径,分析并提出了一些行之有效的EMI/RFI抑制方法。 关键词EMI RFI 干扰途径 干扰抑制 1 引言 随着电子系统的日益精密、复杂及多功能化,电子干扰问题日趋严重,它可使系统的性能发生变化、减弱,甚至导致系统完全失灵。特别是EMI/RFI(电磁干扰/射频干扰)问题,已成为近几年电子产业的热点。为此,不少国家的专业委员会相继制定了法规,对电子产品的电磁波不泄露、抗干扰能力提出了严格规定,并强制执行。 美国联邦通信委员会(FCC)于1983年颁布了20780文件,对计算机类器件的EMI进行限制;德国有关部门颁布了限制EMI的VDE规范,在放射和辐射方面的约束比FCC规范更严格;欧洲共同体又在VDE规范中增加了RF抗扰性、静电泄放和电源线抗扰性等指标。FCC、VDE规范将电子设备分为A(工业类设备)和B(消费类设备)两类,具体限制如表1所示。 此外,还有一系列适用于电子EMI/RFI防护的标准文件:MIL-STD-461、MIL -STD-462、MIL-STD-463、MIL-STD-826、MIL-E-6051、MIL-I-6181、

MIL-I-11748、MIL-I-26600、MSFC-SPEC279等,所有这些法规性文件对电子系统的干扰防护起到了重大的作用。本文详细讨论了电子线路及系统中EMI/RFI的特征及其抑制措施。 2 EMI/RFI特性分析 电子系统的干扰主要有电磁干扰(EMI)、射频干扰(RFI)和电磁脉冲(EMP)三种,根据其来源可分为外界和内部两种,每个电子电气设备均可看作干扰源,这种干扰源不胜枚举。EMI是在电子设备中产生的不需要的响应;RFI则从属于EMI;EMP是一种瞬态现象,它可由系统内部原因(电压冲击、电源中断、电感负载转换等)或外部原因(闪电、核爆炸等)引起,能耦合到任何导线上,如电源线和电话线等,而与这些导线相连的电子系统将受到瞬时严重干扰或使系统内的电子电路受到永久性损坏。图1给出了常见EMI/RFI的干扰源及其频率范围。2.1干扰途径 任何干扰问题可分解为干扰源、干扰接收器和干扰的耦合途径三个方面,即所谓的干扰三要素。如表2所示。 干扰信号是通过传导(电路或系统的内部连接,干扰源和接收器由导体连接)、辐射(寄生电感和寄生电容,干扰源和接收器相距大于数个波长)和感应(电容效应与电感效应,干扰源和接收器相距小于数个波长)到达接收器。如果干扰信号的频率小于30 MHz,主要通过内部连接耦合;如果大于30 MHz,其耦合途径是电缆辐射和连接器泄露;如果大于300 MHz,其耦合途径是插槽和母板辐射。许多情况下,干扰信号是一宽带信号,其耦合方式包括上述所有情形。

电磁固体力_磁_电作用的耦合效应

收稿日期:1999203210. 基金项目:国家杰出青年科学基金资助项目(19725207). 作者简介:郑晓静(19592),女,教授,博士生导师. 文章编号:045522059(1999)0320017205 电磁固体力—磁—电作用的耦合效应 郑晓静 (兰州大学力学系,甘肃兰州 730000) 摘要:详细介绍了兰州大学电磁固体结构力学研究组近年来在铁磁弹性结构力磁耦合模型建立与定量分析、超导载流磁体磁弹性行为模拟、磁悬浮列车动力控制稳定性与仿真以及压电型智能结构主动控制和小波方法等方面的研究工作和成果. 关键词:电磁固体力学;智能结构;磁悬浮列车;超导载流磁体;磁弹性 中图分类号:Q 34315 文献标识码:A 电磁固体力学的研究对固体力学理论体系的完善和工程应用中实际问题的解决有着重要意义.以磁弹性固体力学为例,由于铁磁材料在外界磁场作用下的磁化效应,处于外加磁场中的铁磁结构将在无直接接触的外界载荷情况下发生变形、失稳以及振动.如何描述这种外界磁场与铁磁材料相互作用形成的“力”效应,一直是固体力学理论研究的重要课题之一,吸引着众多学者,其代表人物有[1]:W .F .B row n (1966),F .C .M oon (1968),A .C .E ringen (1980),G . A .M augin (1981),Y .H .Pao (1978)以及van L ieshou t (1987)等 .而电磁固体力学的应用领域,随着高新技术的发展和电磁场技术的不断开发而愈来愈广阔,如:热核聚变反应堆中的托卡马克装置的许多结构和它的第一壁在强磁场作用下的强度问题、稳定性问题直接涉及反应堆整体的安全性;又如:磁悬浮列车以及一些以电、磁物理量为输入或控制量的敏感元件和执行器的设计等.特别是由于各种新型功能材料的不断问世和商业化,如:超导材料、巨磁电阻材料等,使人们比以往任何时候都更为迫切地希望了解那些由对电磁效应敏感的材料制成的结构——电磁固体结构的力学行为以及它们与电磁效应间的响应关系. 兰州大学电磁固体结构力学研究小组自90年代初率先在国内展开电磁固体力学领域的研究工作,取得具有实质性进展的研究成果.在得到国内同行的充分肯定与认可的同时,与美国、日本和法国等国外同行建立了广泛深入的合作伙伴关系,如:与美国加州大学里夫塞德分校“纳米工程与智能材料中心”的合作研究与研究生联合培养、与日本东京大学核工程实验室的合作并由此争取到日本应用电磁材料与力学学会捐赠兰州大学300万日元资助以电磁固体力学研究方向为主的研究生奖学金等.该小组近年来的主要工作如下. 1 铁磁体力磁耦合模型建立与定量分析 在现有描述铁磁体磁弹性力学行为的诸多模型中,主要存在如下局限性[2]: (1)只能定性描述铁磁悬臂梁式板在横向磁场中的失稳实验(即负磁刚度现象),而由此第35卷第3期 1999年9月兰州大学学报(自然科学版)Journal of L anzhou U niversity (N atural Sciences )V o l .35N o.3Sep t .1999

电磁炉加热水分析—电磁 热 结构耦合分析

电磁炉加热水分析—电磁热结构耦合分析 大龙猫1月17日1403 ANSYS作为一个强大的耦合场分析软件,其多个场的模拟分析可以很好的结合,下面以电磁炉加热一碗水为例,模拟耦合场的经典应用. 注意:模拟中用到的分析数据包括电磁线圈频率、电流、线圈圈数、导线面积、电流密度、材料参数和散热系数等相关分析均为假设数据,真实数据请查阅相关资料或根据产品性能添加。 实例介绍: 电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的。电磁炉的炉面是耐热陶瓷板,交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场,它利用高频的电流通过环形线圈,从而产生无数封闭磁场力,当磁场那磁力线通过导磁(如:铁质锅)的底部,会产生无数小涡流(一种交变电流,家用电磁炉使用的是15-30KHZ的高频电流),使锅体本生自行高速发热,达到加热食品的目的。 图2 电磁炉加热基本原理 1.分析模型介绍

模型建立为一个底部圆环模拟线圈,其上一个平板模拟陶瓷板,其上铁碗,碗中半碗水,为了便于网格划分和后续的分析,将模型分割为对称的4个部分如图3所示. 2.分析过程 在Workbench中建立耦合场的分析流程,使用Magnetostatic建立磁场分析模块,使用瞬态热分析模块读取磁场分析的功耗,查看水升温的时间,建立结构分析模块读取热分析的温度分布,来获取结构相关的结果。 2.1电磁场分析 底板线圈使用电流密度添加电流模拟线圈电流,这样在线圈上不会产生涡流效应导致的电流分布不均匀现象,其值为I=单根导线电流*线圈圈数/线圈截面积,由于线圈为高频交流电,根据电磁理论在碗底的铁质体上产生涡流,靠涡流生成的电流来加热碗底,并可以读取相应的热生成功率。 分析中注意的事项:

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