LC调谐磁悬浮轴承研究

发布时间：2017-10-06 17:18

  本文关键词：LC调谐磁悬浮轴承研究

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【摘要】：本文以单自由度LC调谐磁悬浮轴承为例，介绍了其基本结构及工作原理，根据等效磁路法推导了该磁悬浮轴承的悬浮力公式。依据实际需要，对LC调谐磁悬浮轴承的机械结构尺寸、气隙、线圈匝数、线径等相关参数进行了设计，并对电磁铁材料、外电路电容的选取原则，以及调频调压交流电压源的组成方法进行了阐述。利用Ansoft Maxwell电磁场分析软件对LC调谐磁悬浮轴承的磁场性能以及不同电容大小时推力盘的受力情况进行了仿真。通过测量电磁铁线圈的等效电感与等效串联电阻，可以得到与实际情况更加接近的电磁力表达式，并在此基础上对影响电磁力大小的因素进行了分析，，分析结果表明：LC调谐磁悬浮轴承电磁力的大小与交流电压源的频率、峰值电压、电容大小有关。利用磁路分段的方法，推导了由交变电流引起的LC调谐磁悬浮轴承涡流损耗的表达式，并对影响涡流损耗的因素进行了研究，研究结果表明：LC调谐磁悬浮轴承的涡流损耗与外电路电容的大小、交流电压源的频率以及电磁铁材料的电阻率有关。 对本文中设计的LC调谐磁悬浮轴承进行了静态悬浮试验与承载力测量试验，试验结果表明：此次设计的LC调谐磁悬浮轴承能够稳定地进行悬浮，承载力的测量值与理论计算值、有限元仿真值相差不大，验证了理论分析的正确性。
【关键词】：LC调谐 磁场仿真 结构设计 Ansoft 涡流损耗
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 注释表11-12
• 缩略语12-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 磁悬浮轴承的分类13-14
• 1.2 磁悬浮轴承的工业应用14-15
• 1.3 LC 调谐磁悬浮轴承的研究现状15-17
• 1.4 课题研究的主要内容及论文的工作安排17-19
• 1.4.1 课题研究的意义17
• 1.4.2 课题研究的内容17
• 1.4.3 论文的工作安排17-19
• 第二章 LC 调谐磁悬浮轴承原理及结构19-31
• 2.1 RCL 调谐电路基本原理19-20
• 2.2 LC 调谐磁悬浮轴承系统工作原理20-22
• 2.3 LC 调谐磁悬浮轴承的数学模型22-24
• 2.3.1 电磁力方程22-24
• 2.3.2 最大电磁力方程24
• 2.4 LC 调谐磁悬浮轴承的结构设计与优化24-27
• 2.4.1 磁悬浮轴承的结构设计24-26
• 2.4.2 磁悬浮轴承的结构优化26-27
• 2.5 LC 调谐磁悬浮轴承电磁铁材料与外电路元器件的选取27-30
• 2.5.1 电磁铁材料的选取27-28
• 2.5.2 外电路元器件的选取28-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第三章 LC 调谐磁悬浮轴承有限元仿真与电磁力分析31-46
• 3.1 电磁场有限元分析软件 Ansoft Maxwell 介绍及应用31-32
• 3.2 LC 调谐磁悬浮轴承有限元仿真分析32-35
• 3.2.1 磁场的二维有限元仿真32
• 3.2.2 基于最终设计模型的三维有限元仿真32-35
• 3.3 LC 调谐磁悬浮轴承电磁力分析35-45
• 3.3.1 电磁铁线圈等效电感与等效串联电阻的函数拟合35-37
• 3.3.2 磁悬浮轴承电磁力瞬时值分析37-38
• 3.3.3 磁悬浮轴承电磁力平均值分析38-41
• 3.3.4 基于最终设计模型电磁力幅值的计算值与有限元仿真值对比41-42
• 3.3.5 基于最终设计的磁悬浮轴承最大承载力分析42-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 LC 调谐磁悬浮轴承涡流损耗分析46-56
• 4.1 涡流产生的基本原理和危害46
• 4.2 时变电磁场的基本方程与边界条件46-47
• 4.2.1 时变电磁场的基本方程46-47
• 4.2.2 时变电磁场的边界条件47
• 4.3 LC 调谐磁悬浮轴承涡流损耗的分析47-54
• 4.3.1 磁悬浮轴承涡流损耗的解析解47-50
• 4.3.2 磁悬浮轴承涡流损耗平均值最大处的确定50
• 4.3.3 影响磁悬浮轴承涡流损耗平均值的参数分析50-53
• 4.3.4 基于最终设计模型涡流损耗平均值的计算值与仿真值对比53-54
• 4.4 改善 LC 调谐磁悬浮轴承涡流损耗的措施54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 LC 调谐磁悬浮轴承试验验证56-61
• 5.1 LC 调谐磁悬浮轴承悬浮试验56-58
• 5.1.1 LC 调谐磁悬浮轴承系统外电路器件与试验台56-57
• 5.1.2 传感器的标定与悬浮试验57-58
• 5.2 LC 调谐磁悬浮轴承承载力的测量58-60
• 5.3 试验过程中的现象总结60
• 5.4 本章小结60-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 6.1 论文的主要工作61-62
• 6.2 下一步工作的展望62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文68-69
• 附录 169-70
• 附录 270-73

【参考文献】

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本文编号：984008