磁力轴承动态磁场计算与测量

发布时间：2017-03-28 23:09

  本文关键词：磁力轴承动态磁场计算与测量，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：磁力轴承具有无摩擦，高转速，刚度可控可调等一系列优势，是典型的机电一体化装置。定子线圈电流在磁力轴承气隙中产生磁场，磁场产生电磁力，作用在转子表面，控制者转子的运动，因此，磁力轴承气隙磁场是实现电气参数到机械动作转化的重要媒介，其分布规律和变化特征直接影响着磁力轴承动力学性能，研究磁力轴承气隙磁场对于磁力轴承的设计和控制具有重要指导作用。 磁力轴承气隙磁场是典型的三维非线性时变场，其空间分布规律和时变变化规律十分复杂，一般采用计算方法和实验测量方法加以研究。在计算方法方面，由于磁力轴承几何形状和磁场变化复杂，不易采用解析计算方法计算，一般采用有限元等数值方法加以计算。在磁场测量方面，磁力轴承气隙小、气隙磁场大，变化快等等因素限制了传统磁场传感器的使用，必须设计新型传感器对气隙磁场加以测量。 本文从计算和测量两个方面展开了磁力轴承磁场研究。在计算方法方面，采用解析计算和数值计算相结合的方法，使得有限元计算结果具有一个基本参考，计算了静态磁场，转子旋转条件下磁场，谐波磁场，转子旋转+谐波激励条件下磁场，详细分析了磁力轴承磁通密度分布，磁力线图，涡流损耗及电流幅值、频率、转速对磁场的影响。 在实验方面，本文总结了前人在磁场测量方面的工作，提出了磁力轴承气隙磁场测量传感器的设计原则和传感原理，通过改进光纤电流传感器设计了磁力轴承磁场传感器。在此基础上，设计了磁力轴承磁场测量装置，以满足变转速、变电流、变频率的测量要求，，根据磁场计算结果提出了传感器布点位置原则。在磁场测量以前，设计了一对U型线圈，进行了传感器的静态特性的标定实验。在磁力轴承磁场测量方面，详细测量了各种条件下的磁场分布，讨论了电流，转速，频率对于气隙磁场的影响，初步验证了分析的结果。
【关键词】：磁力轴承 磁场测量 有限元 光纤光栅 磁致伸缩
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.3;TB972
【目录】：

• 中文摘要5-6
• Abstract6-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 论文研究内容8-9
• 1.2 磁力轴承国内外研究现状9
• 1.3 磁力轴承磁场国内外研究现状9-13
• 1.4 论文研究的目的和意义13-14
• 1.5 本章小结14-16
• 第2章 二维磁力轴承磁场计算方法与原理16-44
• 2.1 二维静态磁场计算方法16-26
• 2.1.1 磁路计算方法16-18
• 2.1.2 二维静态磁场有限元求解18-26
• 2.2 二维动态电磁场计算26-43
• 2.2.1 二维旋转电磁场解析计算方法26-32
• 2.2.2 二维旋转电磁场有限元求解32-36
• 2.2.3 二维谐波电磁场有限元求解36-40
• 2.2.4 二维转子旋转+谐波激励条件下动态磁场有限元求解40-43
• 2.3 本章小结43-44
• 第3章 三维电磁场求解44-52
• 3.1 三维静态磁场求解44-48
• 3.2 三维动态电磁场求解48-51
• 3.2.1 三维谐波电磁场求解48-51
• 3.3 本章小结51-52
• 第4章 磁场实测实验52-72
• 4.1 磁力轴承磁场传感器的设计原则52
• 4.2 磁力轴承磁场传感器设计原理52-54
• 4.3 光纤光栅基本原理54
• 4.4 磁致伸缩基本原理54-56
• 4.5 磁场实验测量56-71
• 4.5.1 磁场测量实验内容56
• 4.5.2 磁场测量实验装置56-57
• 4.5.3 传感器布置位置选择57-58
• 4.5.4 磁力轴承磁场测量实验过程58-71
• 4.5.4.1 标定实验58-64
• 4.5.4.2 磁力轴承中磁场测量实验64-71
• 4.6 本章小结71-72
• 第5章 总结与展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邵李焕;秦会斌;沈怡然;;磁力轴承悬浮性能测试系统的设计[J];传感技术学报;2008年07期

2 彭晖;苏洋;李玉权;;线双折射对光纤光栅磁场传感器性能影响的理论分析[J];传感器世界;2008年10期

3 姜智鹏;赵伟;屈凯峰;;磁场测量技术的发展及其应用[J];电测与仪表;2008年04期

4 潘启军,马伟明,赵治华,康军;磁场测量方法的发展及应用[J];电工技术学报;2005年03期

5 苏洋;王江平;李玉权;;基于法拉第效应的空间电磁场测量的方向性研究[J];光学学报;2008年04期

6 彭晖;苏洋;李玉权;陈鹏;吴伟磊;朱英勋;;基于光纤光栅的磁场测量新方法[J];光学学报;2008年09期

7 冯奎;朱勇;苏洋;彭晖;;相移光栅磁场传感方案交叉敏感分析[J];光学学报;2010年04期

8 徐亚雪;秦会斌;李方芳;;磁悬浮轴承磁场分布的测量[J];杭州电子科技大学学报;2008年05期

9 冯奎;朱勇;苏洋;;光纤布拉格光栅线双折射对磁场测量的影响[J];激光与光电子学进展;2010年09期

10 苏洋;冯奎;朱勇;李玉权;;光纤光栅中双折射致偏振相关特性[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2012年05期

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1 丁国平;磁力轴承电磁场的相关理论和实验研究[D];武汉理工大学;2008年

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本文编号：273212