径向充磁磁性液体密封性能

针对大轴径大间隙工况下磁性液体密封耐压力减弱问题,设计了一种径向充磁磁性液体密封结构。采用有限元数值仿真的方法研究了该磁性液体密封结构的磁场和密封间隙中的磁通密度分布特征。讨论了内部永磁体结构尺寸对密封耐压性能的影响,并确定其结构尺寸。分析了经典磁性液体密封结构与径向充磁新型磁性液体密封结构的密封耐压力随密封间隙和转轴转速的变化规律。结果表明:相比经典磁性液体密封结构,径向充磁密封结构的理论静密封耐压力平均提高约57.4%;随着密封间隙的增大,径向充磁密封结构密封效果提升越加显著,密封失效极限转速逐渐减小。

径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场和推力解析计算

介绍了一种基于标量磁位分离变量法(圆柱坐标)的径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场解析计算方法。利用该解析法理论分析了无槽电机的气隙磁场,得到了气隙磁场的轴向和径向磁场分布的解析结果;同时对有槽电机引入了卡特系数并利用许-克变换构造了考虑齿槽效应的气隙相对比磁导函数,得出了径向磁通密度的解析表达式;此外,文中还利用解析法计算了无槽电机的推力;通过有限元数值算法对磁场和推力进行计算,结果表明,该电机气隙磁场及电磁推力的两种计算方法的结果误差很小,验证了解析法的正确性和实用性。最后给出了无槽型实验样机的径向磁场分布以及电机额定负载时的推力实验结果,验证了样机分析和设计的正确性。

径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场分析

针对径向充磁圆筒永磁直线同步电机,介绍了一种基于圆柱坐标标量磁位的分离变量法的磁场解析计算方法,并对大气隙无槽电机的气隙磁场分布进行了理论分析,得出气隙磁场轴向和径向磁场分布的解析结果.对有槽电机引入卡特系数,得出了修正的解析结果表达式,解析计算了电机的推力.利用有限元分析法,对磁场和推力计算结果进行了验证.结果表明,该电机气隙磁场的解析法和有限元法的计算结果误差很小,从而验证了标量磁位分离变量法计算气隙磁场及解析计算推力的正确性和实用价值.

径向充磁永磁电机永磁体工作点的确定

由于弯曲效应的存在，用传统的永磁体工作点确定方法计算径向充磁瓦片形永磁体，势必带来大的误差，而目前尚无其它完善的确定方法。为解决这一问题，本文对该种磁极的计算方法进行研究，给出了计算气隙磁密的方法。计算结果与试验结果的对比证明了本文工作的正确性和有效性。

径向充磁圆环磁钢表面磁感分布及磁通量测量系统设计

介绍了径向充磁的圆环形磁钢表面磁感分布测量原理,推导出磁钢表面磁感与基准波形的内在联系,给出了便于自动化测量磁钢磁通量的方法,最后描述了该系统的组成、主要结构和测量结果。

径向充磁永磁同步电机空载气隙磁场研究

永磁同步电机气隙磁场的准确计算是研究电机各项性能的基础。通过运用等效面电流法,推导出了径向充磁永磁同步电机空载无槽时的气隙磁场强度解析计算公式,并利用卡式系数对开槽影响进行修正。利用解析法和有限元法分别对2极18槽径向充磁永磁同步电机样机的磁场强度进行了计算并对比分析,两者结果很吻合,验证了该解析法的有效性和准确性。该解析方法为径向充磁永磁同步电机的优化设计和性能研究提供了一种快捷有效的方法。

径向充磁圆筒型永磁直线电机的有限元分析

圆筒型永磁直线电机作为线性驱动装置,需要从旋转运动到直线运动的机械结构转换,同时磁场沿轴向均匀分布,起动推力易受到电压波动的影响,因此其设计与分析的方法与传统的旋转电机有所不同.以Ansys软件为工具,对径向充磁圆筒型直线电机的磁场分布和电磁推力进行了计算,并将其计算结果与轴向充磁圆筒型永磁直线电机的计算结果进行了分析比较.结果表明,径向充磁圆筒型直线电机的控制平稳性能更高.

磁力泵中径向充磁磁力耦合器转矩的解析法计算

磁场计算和磁力转矩计算是磁力泵设计的一个关键步骤。针对径向充磁磁力耦合器内、外磁转子之间存在较大气隙,而内外磁转子具有规则的边界条件的特点,采用解析方法计算内、外磁转子产生的气隙磁场,再利用气隙的合成磁场完成磁力耦合器的转矩计算,绘制了矩角特性曲线。

径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机

横向磁通永磁发电机的旋转方向垂直于内部永磁体产生磁力线所在的平面,解决了传统永磁发电机磁路和电路相互制约的问题。因其具有高转矩密度、良好低速特性等优势,故在低速直驱风电领域得到了广泛的关注。基于目前磁通切换型横向磁通永磁风力发电机永磁体利用率不高的问题,本文提出了一种径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机结构,在阐述了径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机的基本结构和原理之后,为得到发电机设计时的主要参数,通过传统永磁发电机经验公式推导出该发电机的电磁设计公式,在此基础上通过ANSYS Maxwell软件对径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机空载情况进行三维有限元分析,得到内、外齿下气隙磁密、磁链和反电势等参数,验证了所设计发电机的合理性。

电动车用径向充磁自由活塞式永磁直线发电机研究

将直线发电机与自由活塞式发动机组合起来,是串联式混合动力电动汽车辅助动力单元(Auxiliary power unit-APU)的一种新式结构,它可以使系统结构紧凑,有很高的效率和稳定的性能。直线发电机是该系统中的重要组成部分。对圆筒形径向充磁式永磁直线发电机进行了研究,通过有限元仿真计算,对发电机中铁心材料和永磁体的放置方式进行优化,另外还对发电机极数和动子的长度进行了优化,最终得到发电机的效率为95.8%,功率密度为2.9 kW/m3。

径向充磁表贴式正弦磁极电机转矩密度最大化研究

本文提出一种利用三次谐波削极,增加径向充磁表贴式正弦磁极永磁同步电机输出转矩而不增加转矩脉动的方法。根据永磁磁极形状可以将表贴式永磁电机分为弧形永磁磁极和面包形永磁磁极。对于所有极槽配合的径向充磁弧形永磁磁极永磁电机,注入最优三次谐波幅值为基波的1/6;但对于径向充磁面包形永磁磁极永磁电机,最优三次谐波幅值随极对数、永磁体厚度和转子半径而变化,因此现有推导的最优三次谐波解析模型是不准确的,对于面包形永磁磁极永磁电机,此模型是无效的。本文推导了径向充磁面包形表贴式正弦磁极注入最优三次谐波幅值解析模型,可以在不提高转矩脉动的情况下最大程度的提高转矩。最后用有限元验证了模型的准确性。

磁钢充磁方式对表贴式永磁电机磁场影响分析

针对永磁电机中不同充磁方式时磁场的分布和强度不同,分析了径向、平行和Halbach 3种磁体结构,建立了内转子和外转子永磁电机的有限元分析模型,对比3种充磁方式时永磁电机气隙磁场的分布特点,明确了3种充磁方式的适用场合,给出了极对数和永磁体厚度对电机气隙磁场分布影响的变化规律。结果表明:采用平行充磁的内转子永磁电机有更大的气隙磁密,而外转子永磁电机采用径向充磁时的气隙磁密较大;Halbach磁化结构可提高气隙磁密波形的正弦分布程度,减小转子轭部磁密,适合于多极的永磁电机。

不同充磁方式的对转永磁电机气隙磁场性能研究

针对磁钢不同充磁方式对电机磁场性能影响不同,在对比分析径向充磁、平行充磁和Halbach磁体磁化强度分布的基础上,提出一种计算内永磁体转子和外永磁体转子对转电机气隙磁密的解析算法。该算法计算结果与有限元分析结果接近且趋势相同,是一种在电机设计前期预报气隙磁场分布的有效方法。利用解析和有限元相结合的方法研究了充磁方式对2种转子结构对转永磁电机气隙磁场的影响。结果表明:外永磁体转子对转电机选择径向充磁能获得趋近方波的气隙磁密和较高的磁密峰值,适合无刷直流电机;内永磁体转子对转电机选择平行充磁既可提高气隙磁密的正弦分布程度,又能得到较高气隙峰值;Halbach磁体的电机气隙磁密正弦分布程度高,谐波含量小,适用于永磁同步电机。

表贴式永磁电机的两种充磁方式

研究了表贴式永磁电机的两种充磁方式。首先利用已有文献电机参数验证了有限元模型的正确性,对比分析了两种充磁方式下电机磁密和磁钢磁势的分布特点,研究表明内转子结构平行充磁方式具有提供更大的气隙磁通潜力,而外转子结构则相反。接着研究了两种充磁方式,不同气隙下气隙总磁通随极对数和磁钢厚度的变化规律。同时明确了两种充磁方式各自使用场合,给出了最佳磁钢厚度的取值范围。本文工作有助于正确选择表贴式永磁电机的充磁方式和磁钢厚度,以发挥磁钢潜力,改善电机性能。

Halbach永磁电机与径向结构永磁电机比较

介绍了Halbach阵列的原理,通过仿真验证了Halbach阵列的特性。通过对相同尺寸的永磁电机进行普通径向充磁和Halbach充磁方式的仿真计算,对比计算结果验证了Halbach永磁电机的优越性。

基于径向磁铁的非接触角度传感器

针对传统接触式角度传感器易磨损,磁阻式传感器测量范围有限的现状,利用线性霍尔元件以及径向磁铁,设计了一款非接触式角度传感器。将角度的变化转换成径向磁铁的同心转动,通过线性霍尔元件采集磁场转化为电压信号输入微控制器,经数字处理算法还原为角度输出。实验表明该传感器局部精度较低但具有360°采集、体积小、稳定性高等特点。在高稳定性低精度要求的场合能够很好的替代传统角度传感器。

Halbach结构永磁电机的电磁振动与噪声分析

针对转子为Halbach结构的永磁电机进行额定功率下的电磁振动和噪声分析,建立了永磁电机径向力波的解析表达式,并分析了引起振动和噪声的两类主要力波,通过解析法确定了电机的主要噪声源。为了表征Halbach结构电机的电机特点及其振动噪声性能,比较了Halbach结构和普通径向充磁结构的两台电机,针对这两台电机分别进行气隙磁密的分析,以及振动和噪声的比较。对比分析结果表明,Halbach结构的永磁电机转子轭部更薄,重量更轻,气隙磁密正弦度更高。但由于径向气隙磁密3次谐波含量的不同,Halbach结构永磁电机的主要激振频率下的振动加速度幅值相比传统径向充磁结构的永磁电机高出9.56%,总声压级高出0.65 dB。分析结果为机泵一体化装备的电机选择和设计提供了研究基础。

永磁轮式变压器内部检测机器人行走系统设计

为了解决油浸式变压器检修时内部空间狭小人工操作困难的问题,对小型永磁轮式机器人的行走系统进行了研究设计。首先对机器人的工况进行了分析,提出了满足在变压器内表面行走的物理条件,然后对径向和轴向两种充磁方式下圆环形磁铁特性进行了研究,使用ANSYS软件对径向充磁圆环磁铁吸力进行了仿真,探究了磁吸力与磁铁内径、厚度之间的关系,最后基于仿真结果和所提出的行走物理条件设计了机器人磁吸轮。通过样机在模拟变压器内部环境中的试验,证明所设计的基于径向充磁方式的磁吸轮式机器人行走系统在变压器内部具有良好的行走效果。

全永磁自稳定磁悬浮轴承原理研究

磁悬浮轴承领域,178年以前,英国数学家Earnshaw关于轴对称永磁体之间相互作用的《恩绍大定理》成为了磁悬浮轴承领域稳定的全永磁磁悬浮轴承的紧箍咒;全永磁磁悬浮轴承退出,主流磁悬浮轴承研究转向主动或混合磁悬浮。恩绍大定理是一条物理定律,无法改变,但我们尝试推翻人们对恩绍大定理的某些不恰当的推论;恩绍大定理推导的数学模型是两对称静单极磁体之间或引力相互作用,或斥力相互作用,在这种单极磁体结构下,不平衡刚度大于恢复刚度。参考文献(科学院沈阳自动化所)拉普拉斯方程推导,用作全永磁磁悬浮轴承时,必须引入外力克服不平衡力,才能保证悬浮方向的悬浮稳定。这种结构的径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承是不可能构成稳定的全永磁磁悬浮轴承。全永磁磁悬浮轴承与主动悬浮或混合悬浮轴承相比,自主负反馈悬浮控制稳定,控制能耗几乎为零,结构简单,具有高可靠性,高性价比等优势。全永磁磁悬浮轴承的实用化,产业化,将推进色节能,精密机械制造,航空航天,大载荷,航海,喷水推进,战略核潜艇等领域新一轮产品升级换代。

新型磁流体密封圈的仿真及试验研究

采用对永久磁铁进行径向充磁的方法设计了新型磁流体密封圈,介绍了新型磁流体密封圈的结构和工作原理,利用磁场有限元分析方法对采用径向充磁和轴向充磁的磁流体密封圈的磁场分布进行了分析,给出了磁流体密封圈的磁场分布图,进行了耐压能力的估算及特性的仿真研究,并分别对两种密封圈进行了试验研究,对采用一级、二级、三级磁极的磁流体密封圈进行了试验比较,给出了试验曲线和仿真计算曲线。试验结果表明,永久磁铁采用径向充磁的磁流体密封圈比采用轴向充磁的磁流体密封圈结构简单,体积小,耐压能力高。