径向磁悬浮轴承的电磁场分析和结构优化设计

发布时间：2020-05-09 13:37

【摘要】： 磁悬浮轴承是利用磁场力将转子悬浮于空间,使转子和定子之间没有任何机械接触的一种新型高性能轴承,具有无摩擦、无损耗、无污染、低能耗、低噪声以及寿命长等优点,为了使磁悬浮轴承在更多的工业领域得到较好的应用,使其结构简单并且性能优越,研究降低成本,具有重要的现实意义。本文采用有限元法分析电磁场,然后对径向磁悬浮轴承进行结构优化设计,具体工作包括: 首先,本文给出了磁悬浮轴承的麦克斯韦方程组、边界条件以及用有限元法求解径向磁悬浮轴承的一般步骤,为对磁悬浮轴承进行电磁场分析奠定了基础。用ANSOFT公司出品的MAXWELL软件对径向磁悬浮轴承的转子和定子的结构导致磁路耦合、定子与气隙交界处磁密急剧增加等结构特性进行详尽的有限元分析。其次,对径向磁悬浮轴承的一般结构设计进行了推导:包括磁性材料的选择、磁悬浮轴承结构的设计、槽型结构的选择、各个结构参数间的关系等,并且对热量损失进行了校验。第三,根据前述的电磁场分析的结论和径向磁悬浮轴承的一般设计过程,本文提出了两个优化目标:承载力最大和定子外径最小,根据不同的约束条件给出了三个具体的实现算法。最后,用VisualBasic编写了磁悬浮轴承系统设计软件,此软件包括:径向磁悬浮轴承结构设计、轴向磁悬浮轴承结构设计、控制系统设计和损耗分析,并给出了设计的样机和实验效果。
【图文】：

磁悬浮轴承,径向

山东大学硕士学位论文如图2.1所示，定子和转子轴颈用层叠的高导磁软磁材料制成，转轴用低导磁率的材料制成，并作如下假设:①忽略绕组漏磁通;②忽略铁芯和转子的磁阻，只考虑空气部分的导磁性;③忽略磁性材料的磁滞和涡流。图2.1径向磁悬浮轴承由于电磁轴承中的控制电流频率较低，所以，其电磁特性可以用似稳磁场问题来求解。由于磁场绕组中存在电流，电流密度矢量为J，引入矢量磁势A，并定义 B=VxA(2一10)为了保证磁势的唯一性

控制面板

山东大学硕士学位论文MAXwELL电场、静磁场、涡流场、瞬态场和温度场分析模块，，可以用来分析电机、传感器、变压器、永磁设备、激励器等电磁装置的静态、瞬态、稳态、正常工况和故障工况的特性。MAXWELL的主要特点有:①自上而下执行的用户界面;②领先的自适应网格抛分技术;③用户定义材料库;④强大的后处理功能，高效方便的绘图功能[’0l。进入MAXWELL软件，首先是它的控制面板如图2.2所示。主要是新建工程、运行已存在的工程、移动、复制等操作。丽卫里口......口.娜圈靡娜瞬耀巍蘸摹霎{羹羹】馨馨】i鬓鑫爪一粉一二运」刊}
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH133.3

【引证文献】