径向磁化的双筒永磁轴承轴向磁力研究

为了解决径向磁化的双筒永磁轴承轴向磁力数值计算复杂及缺乏计算轴向磁力的工程化解析模型等问题,该文在分析磁筒气隙磁导的基础上,结合磁通连续性原理和稀土永磁材料特性,通过电磁场理论中的虚位移法得到了该型轴承工程化轴向磁力解析数学模型。模型表明:该型轴承轴向磁力与磁筒剩磁的平方成正比;轴向磁力随磁筒间隙半径、轴向长度及磁路总磁导的增大而增大,随磁筒间隙的增大而减小。在轴承正常轴向工作范围内,该模型计算值与实验值相当吻合。

径向磁化的多环嵌套永磁轴承轴向磁力解析模型

为了解决径向磁化双环永磁轴承轴向磁力偏小的问题,设计了径向磁化多环嵌套永磁轴承新结构。基于磁路及虚功原理法,结合径向磁化多环嵌套永磁轴承结构特点及线性叠加原理,建立了径向磁化多环嵌套永磁轴承轴向磁力解析模型。模型表明:径向磁化多环嵌套永磁轴承轴向磁力与磁环剩磁平方成正比,磁力随磁环间隙的增大而减小,随磁环数的增大而增大;在正常轴向工作范围内,轴向磁力随轴承轴向偏移的增大而增大。模型计算结果与有限元计算结果基本吻合。对比计算说明:径向磁化多环嵌套永磁轴承轴向磁力远大于由原多嵌套磁环所构成的若干双环永磁轴承轴向磁力之和。

径向磁化交错轴磁性斜齿轮传动力矩的计算模型

根据恒定磁场的基本方程及磁媒质的本构关系,给出了永磁体的等效电流模型。基于该等效电流模型,建立了适用于计算径向磁化交错轴磁性斜齿轮传动机构传动力矩的三维数学模型,并参照实验数据对该模型进行了验证。结果表明建立的传动力矩数学模型是正确的,适用于这种磁性齿轮传动机构的结构参数分析与优化设计。

双筒永磁向心轴承磁力工程化解析算法研究

针对径向磁化的双筒永磁轴承存在磁力计算复杂、由等效磁荷法得出的磁力数学模型不便推广到多筒永磁轴承及缺乏具有明确参量关系的工程化解析磁力计算公式等问题,该文用标量磁位的拉普拉氏方程经复变函数的保角变换等方法,得出一个简明的工程化磁力解析计算公式。该式能明确反映出磁力与相关参量的关系,也便于推广到多筒永磁轴承磁力计算。该式表明:径向磁化的双筒永磁轴承径向磁力分别与磁筒轴向有效长度、剩磁感应强度和永磁圆筒平均半径处磁通密度成正比,磁力随内外磁筒间隙的增大而减小,随间隙半径和径向偏心的增大而增大。实验证明,该模型计算值与实测值基本接近。这为设计径向磁化的双筒永磁轴承和具有更大承载力的多筒永磁轴承提供了一个实用的工具。

大外径多环嵌套永磁轴承轴向磁力模型

为了提高永磁轴承承载力,设计了大外径多环嵌套永磁轴承结构。基于与实验吻合的径向磁化双环永磁轴承轴向磁力数学模型,结合大外径多环嵌套永磁轴承结构特点及线性叠加原理,建立了径向磁化大外径多环嵌套永磁轴承轴向磁力解析模型。分析表明:该型永磁轴承轴向磁力与磁环剩磁的平方成正比;磁力随磁环间隙的增大而减小,随磁环数、磁路总磁导的增大而增大;在正常轴向工作范围内,轴向磁力随轴承轴向偏移的增大而增大。该型永磁轴承充分利用了磁环两个极面,产生磁力的磁环间隙数增加,故轴向磁力明显增大。实验及有限元计算验证了该解析模型的正确性。

利用永磁环产生轴向均匀磁场的研究

以轴向磁化永磁环和径向磁化永磁环的磁场分布为基础,分别分析了利用径向磁化永磁环和利用轴向磁化与径向磁化永磁环组合的结构获得均匀磁场的可能性。模拟计算表明,当结构尺寸适当时,两种形式均可以获得轴向均匀磁场。在分析对比这两种方法优劣的基础上,以轴向磁化和径向磁化永磁环组合结构为蓝本,设计了一个由多块辐射状径向磁化永磁环和轴向磁化永磁环组合而成的轴向均匀磁场结构,结构总长400mm,均匀区长度达到234mm,约占总长的60%,均匀区的磁感应强度达到0.7T。

可控磁路永磁悬浮带式输送机支撑系统研究

针对传统带式输送机托辊轴承产生的旋转阻力等问题,提出一种由伺服电机、双径向永磁体、导磁体、永磁贴片及托辊轴组成的新型可控永磁支撑系统。首先,根据有限单元法(FEM)建立单点可控永磁支撑系统模型,通过Maxwell仿真软件优化影响系统磁场分布的关键结构参数,并分析双径向永磁体不同旋向对系统悬浮力的影响规律。然后,采用磁路法对单点可控永磁支撑系统中导磁体的磁通路径进行区域划分,建立各处磁通路径模型,得出导磁体腿部磁通量解析式,利用等效磁荷法确定永磁贴片表面的磁感应强度,结合永磁体间作用力关系,建立单点可控永磁支撑系统的悬浮力模型。其次,利用Maxwell仿真软件确定理论计算模型中悬浮力修正系数λ1与气隙修正系数ε的数值,并搭建单点可控永磁支撑系统实验平台,获取系统悬浮力特性关系并验证理论计算模型的准确性。最后,建立单点可控永磁支撑系统的动力学模型并分析系统稳定悬浮的可行性,结合两相混合式电机的控制系统,进行系统比例积分微分(PID)算法的控制研究。仿真与实验结果均表明,系统气隙响应能稳定于设定值处,满足可控性要求,可以较快地实现稳定悬浮,为低阻力带式输送机研究提供一定理论基础。

Hybrid结构的周期永磁聚束系统的研究

设计了Hybrid结构的周期永磁聚束系统,该结构不仅轴向磁感应强度很高,而且体系外的漏磁很弱。内径为15mm,外径为40 mm,周期为40 mm,径向磁环和轴向磁环厚度之比为1∶1的Hybrid-PPM结构,轴线上磁感应强度的峰值达到0.5 T,体系外漏磁小于0.06 T。对影响Hybrid结构的PPM磁场峰值分布的因素进行了分析,磁场分布的峰值随内径增大迅速下降;外径增大对峰值的影响不显著,当外径增加至与体系的周期相当时,峰值几乎不变;体系的峰值随周期长度的增加迅速增大;体系的峰值与周期内径向磁环与轴向磁环厚度的比值有关,周期一定时,存在一个最佳的比值点,磁场的峰值达到最大。

Optimization of rotor shape for constant torque improvement and radial magnetic force minimization

The design of notch and barrier was optimized in order to improve the characteristics of constant torque while minimizing the cogging torque that occurs as a result of teeth and slot structure. The barrier was installed in order to minimize the cogging torque and torque ripple by finite element method (FEM) with a reduced barrier width toward the center of magnetic pole. The position and width of notch, which can offset cogging torque, can be calculated with energy distribution of air-gap using Fourier series. The optimized model demonstrates a 60% decrease in the cogging torque, a 75.3% decrease in the torque ripple and a 3% increase in the operating torque when compared with the basic model.

铁磁薄壳圆筒径向磁场补偿绕组配置及优化

针对铁磁性薄壳圆筒在地磁场磁化作用下引起的周围磁异常问题,进行了薄壳圆筒径向感应磁场补偿方法研究。以薄壳圆筒的磁场特征为研究对象,分析了其在垂向地磁下的径向磁化特征,并提出了双层补偿绕组配置方案。通过对所提方案中绕组安匝量以及布置位置进行优化,以空间磁场最佳补偿为目标,确定了最优的补偿绕组的布置位置及安匝量。与单层补偿绕组最优方案相比,双层绕组方案在磁异常补偿方面有显著的性能提升,为同类型结构体的径向感应磁场补偿绕组配置及优化提供理论基础。

钢管管端坡口分层缺陷的磁粉检测方法研究

介绍了钢管坡口分层缺陷的磁粉检测方法,采用交流电磁轭径向磁化,湿法连续法检测。灵敏度校准所用的试片外形尺寸可根据被检钢管壁厚进行选择,实际检测时两次磁化间应有不低于15 mm的磁化重叠区。