永磁轴承力学特性的研究

发布时间：2020-06-20 19:34

【摘要】： 永磁轴承是利用永磁材料产生的磁场力将转轴悬浮起来工作的一类磁力轴承。它具有结构简单、工作可靠、无磨损、能耗小等突出优点，在各个领域有着非常广泛的应用。永磁轴承的力学特性反映了承载力和轴承刚度的大小，掌握永磁轴承的力学特性对于合理分析和设计永磁轴承有着非常重要的实际价值。因此，对永磁轴承的力学特性进行全面而准确的认识对于提高永磁轴承的研究水平具有非常重要的意义。长期以来，国内外学者对永磁轴承力学特性进行了深入地研究，建立了采用静磁路法和等效磁荷法分析永磁轴承力学特性的数学模型。但永磁轴承的理论分析和设计还远不成熟。本文的工作内容围绕永磁轴承力学特性的研究展开，主要做了以下几个方面的工作：采用静磁路法和等效磁荷法对永磁轴承的力学特性进行了系统地分析，并建立了这两种方法的数学模型。考虑到永磁轴承工作时磁路的变化，探索性地提出采用常用于起重永磁吊设计的动态磁路法来分析永磁轴承的力学特性，并给出了相应的数学模型。该模型参数少，计算简单，将该理论方法的计算结果与试验结果进行比较表明：该方法能较好地描述永磁轴承的力学特性，在永磁轴承力学特性的分析中具有较高的理论参考价值。浙江工业大学硕士学位论文建立了永磁轴承力学特性的有限元分析模型，在ANSYS环境下对永磁轴承的力学特性进行了有限元分析，计算结果具有很高的精度，表明有限元法是一种分析永磁轴承力学特性的有效手段。对某一具体结构的永磁轴承设计了试验装置，进行了力学特性的试验研究。通过对试验结果进行分析，试验数据的准确性和可靠性较高，说明本文所采用的永磁轴承力学特性试验方法是可行的。此外，试验结果表明了永磁轴承的轴向力不受位移递增或递减试验的影响，而且轴向力是沿原点中心位置对称的。通过将各种理论方法和试验结果进行比较和分析，对各种永磁轴承力学特性的理论方法进行了评价。得出了以下结论:静磁路法计算过程简单，数学模型的参数少，但计算精度不高。等效磁荷法计算精度高，但计算过程相对复杂。动态磁路法适用于对永磁轴承力学特性的理论分析和数值计算，计算结果准确，且计算过程简单。但本文所提出的动态磁路法目前还无法计算径向永磁轴承的径向力。有限元法是一种计算永磁轴承力学特性的有效方法。但是，其需要较强的有限元基础知识，计算结果受网格单元类型和网格划分精度的影响。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH133.3
【图文】：

退磁曲线,永磁合金,铁硼,退磁曲线

由第二章对永磁轴承基本结构的介绍可知，轴向磁化和径向磁化永磁轴承具有相同的承载力和刚度。由于轴向磁化比径向磁化在制作上更加容易实现，因此，本次试验选用如图4一1结构的轴向磁化径向永磁轴承。永磁轴承共有A和B两个磁环。其中，A是外磁环，B是内磁环。必必’’互叫叫}}}I刊，，}}}}}\\\\\\\!!!.....‘」」必必必必42222222布布、、宁宁宁宁宁宁宁宁宁宁宁专444。。。。{{{}6666666lllllllll!!!图4一1轴向磁化的斥力型径向永磁轴承A一外磁环，B一内磁环Figure4一1Radialmagnetiebearingusingringmagnetsaxiallymagnetized儿Ext呱almagnetring，B一Intemalmagnetring4.1.2磁环材料本次试验所用的磁环材料是烧结钦铁硼合金N35，由杭州某公司生产。试件的磁环材料的性能和退磁曲线见下表4一1和图4一2。

照片,轴向力,试验装置,照片

第四章永磁轴承力学特性的试验研究图4一4是测试轴向力凡的试验装置照片。利用普通机床准确可靠的进给机构，可使大拖板产生准确的位移。移动大拖板时，力传感器推动磁环外套使内外磁环产生轴向位移。图4一4测试轴向力凡试验装置照片Figure4一4AphotographshowingthetestofaxialforeeFz4.3.2永磁轴承径向力Fr试验装置图4一5是测试径向力Fr的试验装置图。夹紧和定位内外磁环的夹具大部分与测试轴向力时所使用的试验装置相同。为保证外磁环7可沿径向进行移动，卸除用于轴向力试验的中心轴垫圈。尾座顶尖9支承中心轴右端面，以提高中心轴1的径向刚度，避免中心轴在试验过程中发生弯曲。永磁轴承径向力随内外磁环径向间隙的变化而改变。在试验过程中，小拖板拖动外磁环可产生精确的径向位移，力传感器根据磁环间径向位移的变化测试出永磁轴承的径向力的变化。为保证内外磁环轴心处于同一水平位置

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