磁力轴承电磁场的相关理论和实验研究

发布时间：2022-01-25 13:00

　　磁力轴承是典型的电磁能和机械能相互转化的装置,其电磁场特征从本质上反映了磁力轴承的整体性能。磁力轴承的磁性材料的非线性磁导率和磁饱和、漏磁、磁耦合、涡流等因素使得磁力轴承电磁场具有很强的空间非线性和动态特征。因此通过理论计算和实验测量相结合的方法研究磁力轴承电磁场的空间分布和变化规律对于提高磁力轴承的整体性能具有重要意义。本文以八极径向磁力轴承为例,针对磁力轴承转子静态悬浮和动态悬浮（旋转）这两种典型运行状态,推导出磁力轴承电磁场的磁势方程,界定了磁力轴承电磁场的边界条件,选用有限元方法求解磁力轴承电磁场边值问题。针对转子静态悬浮状态,建立磁力轴承静态电磁场模型。考虑定子和转子铁磁材料的BH曲线、磁饱和、漏磁、磁耦合等非线性因素,使用三维有限元方法计算磁力轴承静态电磁场的空间分布,结果表明上述非线性因素对磁力轴承的关键性能参数—气隙磁通密度和磁力有显著影响。构建了径向磁力轴承实验装置静态电磁场测量平台,使用三通道高斯计测量了径向磁力轴承实验装置的磁通密度分布,使用磁通密度的实测值对电磁场三维有限元模型进行了修正,修正后的有限元模型达到一定的准确性。针对转子旋转状态,建立磁力轴承旋转电磁... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

磁力轴承工作原理

学特性14347]，抑制磁悬浮转子的振动148一52]、降低磁力轴承的功率损耗等153一，7]。图1一3美国NASA太空站磁悬浮飞轮电池图1一4法国sZM公司高速磁悬浮主轴图1一5瑞典SKF公司磁悬浮压缩机以上研究都必须以磁力轴承的电流一力一位移之间的关系为基础，因为磁力轴承是一种典型的机电一体化系统，它运行时输入为定子线圈中的电流，输出为电磁力和转子的空间位置，电流一力一位移之间的关系从本质上直接反映了磁力轴承的整体性能，而由于磁力轴承定子与转子磁性材料的非线性磁导率和磁饱和、漏磁、磁极之间的磁祸合、涡流、磁滞等因素，使得电流一力一位移之间的关系具有很强的空间、非线性和动态特征。在以往的研究中，通常采用磁路方法对电流一力一位移之间的关系进行研究:其优势在于模型简单，计算快捷，然而存在以下问题:(l)在磁力轴承的结构设计阶段

图1一3美国NASA太空站磁悬浮飞轮电池图1一4法国sZM公司高速磁悬浮主轴图1一5瑞典SKF公司磁悬浮压缩机以上研究都必须以磁力轴承的电流一力一位移之间的关系为基础，因为磁力轴承是一种典型的机电一体化系统，它运行时输入为定子线圈中的电流，输出为电磁力和转子的空间位置，电流一力一位移之间的关系从本质上直接反映了磁力轴承的整体性能，而由于磁力轴承定子与转子磁性材料的非线性磁导率和磁饱和、漏磁、磁极之间的磁祸合、涡流、磁滞等因素，使得电流一力一位移之间的关系具有很强的空间、非线性和动态特征。在以往的研究中，通常采用磁路方法对电流一力一位移之间的关系进行研究:其优势在于模型简单，计算快捷，然而存在以下问题:(l)在磁力轴承的结构设计阶段

【参考文献】：
期刊论文
[1]磁悬浮风力发电机用磁力轴承的分析与设计[J]. 胡业发,许开国,张锦光,吕辉榜.  轴承. 2008(07)
[2]Fe83Ga17合金的磁致伸缩性能和结构分析[J]. 韩志勇,马芳,张茂才.  磁性材料及器件. 2006(02)
[3]电磁推力轴承的磁场分析及磁路概念设计[J]. 王澄泓,汪希平,吴明贵.  机械设计. 2005(04)
[4]转子磁体永磁偏置混合磁轴承的三维有限元分析[J]. 顿月芹,徐衍亮,孔宇.  山东大学学报(工学版). 2005(01)
[5]主动电磁轴承转子系统振动模态的分析研究[J]. 周朝暾,汪希平,严慧艳.  机械科学与技术. 2004(10)
[6]磁浮轴承-转子系统非线性动态特性分析[J]. 何钦象,刘颖.  应用力学学报. 2004(03)
[7]磁悬浮系统动力学参数的开环辨识[J]. 施建,李黎川.  微细加工技术. 2004(02)
[8]磁轴承柔性转子系统动力特性建模与优化仿真[J]. 孙首群,虞烈.  系统仿真学报. 2003(03)
[9]实心转子—电磁轴承系统的损耗分析[J]. 曹广忠,虞烈,谢友柏.  航空动力学报. 2003(01)
[10]磁浮多电航空发动机的研究现状及关键技术[J]. 徐龙祥,周波.  航空动力学报. 2003(01)



本文编号：3608581