设计参数对轴向永磁联轴器的影响

系统地介绍了轴向永磁联轴器的工作原理与特点。运用Ansoft软件初步分析联轴器的磁场强度和磁场矢量分布;根据等效磁荷理论建立轴向永磁联轴器的数学模型,通过大量的Matlab计算,分析联轴器关键参数(永磁体尺寸、磁偏角、磁极对数、气隙等)与转矩的关系,为设计提供依据。     

轴向啮合永磁联轴器涡流场分析和传动特性研究

介绍了可调速轴向啮合永磁联轴器的特点和无机械接触转矩传递机理。基于三维运动涡流场,建立了单铜套型永磁联轴器的有限元模型,对其磁场和涡流场进行分析,得出筒式永磁联轴器磁场和涡流场的分布规律并分析了磁极数、永磁体厚度、铜套厚度及气隙厚度等设计参数对涡流密度的影响。进一步分析了永磁场及涡流场之间耦合力分布,解决筒式永磁联轴器径向力不均衡问题。选择四组不同结构参数进行双筒型永磁联轴器样机试制及试验测试,试验结果与仿真结果对比验证了有限元分析与传动特性研究方法的准确性。     

基于磁流变原理的旋转制动器的研究

根据磁流变液的流变特性,设计了磁流变液制动器,给出了制动器的结构及工作原理,采用磁场有限元分析的方法,对制动器工作间隙的磁场分布及强度进行分析,建立了制动器的制动力矩模型,给出了制动力矩的仿真及实验测试结果并对制动性能进行了分析。     

大功率永磁涡流联轴器结构参数对传递特性的影响分析

阐述了永磁涡流联轴器的结构和工作原理,针对所研究的大功率永磁涡流联轴器,建立了其等效磁路,并利用磁阻法对联轴器转矩进行了计算,得到了结构参数（铜盘厚度、导磁盘厚度、气隙长度、永磁体厚度、永磁体数量、相对转速）与转矩的关系。运用Ansoft Maxwell软件得到了联轴器的磁场及涡电流的分布情况,分析了结构参数对转矩和轴向力的影响。     

不对中对磁流变液联轴器的影响

从磁流变液的流动特性出发,推导了磁流变液联轴器内外转筒不对中时传递扭矩的理论公式,讨论了磁流变液的工作模式,通过数值模拟的方法研究了不对中对磁流变液压力分布、转筒受力及传递的工作扭矩的影响,得出不对中只会影响磁流变液联轴器的粘性力矩的大小,对磁流变液传递的稳定工作扭矩并没有实质性的影响,但会增加一个周期性变化的压力,在对磁流变液联轴器转筒进行强度设计和密封设计时应计及这一附加压力。     

轴向永磁涡流联轴器的永磁体参数分析

首先阐述了永磁涡流联轴器的工作原理和特点,并介绍了四种类型(调速型、延迟型、限矩型、经济型)。针对所研究的轴向式联轴器,利用有限元分析了永磁体参数(永磁体形状、块数、占空比、内外径、厚度)对转矩和轴向力的影响,得到与7.5k W、4极电机相匹配联轴器的最优参数,并为设计其他型号联轴器选取永磁体参数提供了依据。通过推导转速差对效率的影响,对于稳定工作时的转速差的选取也进行了讨论。研究方法和结论为轴向式永磁涡流联轴器的设计提供了较强的参考价值。     

T型磁流变制动器的有效工作间隙位置对制动性能的影响

针对T型结构磁流变制动器工作间隙的位置和数量的不同对制动性能的影响,结合理论建模与模拟仿真分析,在同等外形尺寸、同种磁流变液材料的约束下,对T型结构磁流变制动器不同工作状态下的制动力矩和磁场分布进行了研究.基于工作间隙的不同位置和数量,进行了磁路的设计和制动力矩理论建模与计算;通过仿真结果和理论计算结果的对比,对不同位置的工作间隙所产生的制动力矩进行了分析.结果表明,当所使用磁流变液的材料、制动器的外形尺寸一致的情况下,对比制动力矩的仿真分析结果和理论计算结果,两者的相对差值在盘式工作状态下大于筒式工作状态.其中,盘式工作状态下,间隙A的相对差值最大;筒式工作状态下,间隙D的相对差值最小.进一步地,间隙D在单位磁动势下产生的制动力矩最大,表明该工作状态下制动器的能量利用率最高.研究结果为T型结构磁流变制动器的设计研究提供了理论参考.     

一种双线圈磁流变阀的设计与性能分析

阐述了磁流变液的流变特性,在此基础上设计了一种双线圈磁流变阀,分析了其工作原理,并通过数学建模,对其进行了仿真分析和性能研究。研究结果表明,磁流变阀中间工作间隙的磁通密度数值整体上大于端面工作间隙,磁流变阀的压降主要由磁流变液在磁场作用下产生的抗剪切屈服应力决定,双线圈磁流变阀阻尼性能明显优于单线圈磁流变阀。     

光束定向器方位轴磁流变液密封的设计与优化

为满足光束定向器方位轴内气体的密封要求,设计一种外筒分离式的磁流变液密封结构,主要由磁流变液、极靴、永磁体、外筒和内筒组成。利用Maxwell建立该密封结构的简化模型,仿真分析密封结构的磁感应强度及其分布情况。分析磁流变液密封结构中极齿形状对耐压值的影响,得出在密封间隙为0.12～0.22 mm时,单侧倒角齿形的磁流变液密封性能更好。采用正交试验法对密封间隙、齿宽、齿高、槽宽和单侧倒角等齿形参数进行优化,正交试验结果表明：密封间隙对磁流变液密封耐压值影响最大,其次是极齿宽度,槽宽、倒角角度和齿高对耐压值的影响较小。最终得到一组最优参数,优化后的磁流变液密封的密封性能提高了199.4%。     

磁流变传动装置多种工况下热结构场研究

针对高温条件下磁流变液剪切应力、热磁化强度、黏度和流变特性显著降低,以及热应力对磁流变液链化结构的破坏,严重影响磁流变传动装置性能的问题,基于剪切模量与磁场强度的非线性关系,推算了磁场作用下磁流变液固化状态的弹性模量;研究了在滑差和励磁线圈功率损失工况下磁流变液的温度、热变形以及等效热应力分布规律;探讨了滑差功率、电流、间隙宽度和励磁线圈绕组级数对其的影响。研究结果表明,滑差功率和励磁线圈生热都会造成磁流变液温度显著升高,由此产生的热变形对结构影响较小,而等效热应力影响较大;磁流变液工作间隙与非工作间隙的等效热应力分布存在明显差异;可在滑差和电流不变的情况下通过改变间隙宽度和绕组级数提高磁流变传动装置的性能。     

背向串联式磁性液体密封聚磁结构特性分析

背向串联式磁性液体密封的聚磁结构中有多个永磁环和极靴环交替相间排列,且相邻永磁环的极性彼此相反。采用ANSYS有限元软件对背向串联式磁性液体密封聚磁结构特性进行数值分析,分析永磁环厚度、极靴环厚度、密封间隙大小以及叠层环径向宽度等结构参数对密封间隙路径上的磁通密度分布特性的影响。结果表明,背向串联式磁性液体密封聚磁结构可以在相对有限的结构空间内,在其密封间隙路径上较好地形成强弱相间的周期性变化磁通密度分布;但是密封间隙路径上周期性出现的弱磁场区域内存在局部强磁场,不利于提高密封性能和结构紧凑性。     

基才磁性液体的艺术字展示装置研制

利用自行研制的磁性液体进行艺术字字模、展示台、磁铁升降系统、电动机传动装置、电气控制部分等的设计和加工,并且利用磁性液体场致界面不稳定性,研制出磁性液体艺术字展示装置。将该装置接通电源后,在磁场作用下4个艺术汉字将依次瞬间动态呈现。在呈现过程中,磁性液体逐渐突起的尖峰个数、高度、间距均与永磁场之间存在规律性的变化,这种变化规律将启示观察者进一步研究神奇液体材料的结构组成,为深入研究场致磁性液体界面不稳定性奠定基础。     

Development and Analysis of the Magnetic Circuit on Double-Radial Permanent Magnet and Salient-Pole Electromagnetic Hybrid Excitation Generator for Vehicles

With the improvement of vehicles electrical equipment, the existing silicon rectification generator and permanent magnet generator cannot meet the requirement of the electric power consumption of the modern vehicles electrical equipment. It is di cult to adjust the air gap magnetic field of the permanent magnet generator. Consequently, the output voltage is not stable. The silicon rectifying generator has the problems of low e ciency and high failure rate.In order to solve these problems, a new type of hybrid excitation generator is developed in this paper. The developed hybrid excitation generator has a double-radial permanent magnet, a salient-pole electromagnetic combined rotor,and a fractional slot winding stator, where each rotor pole corresponds to 4.5 stator teeth. The equivalent magnetic circuit diagram of permanent magnet rotor and magnetic rotor is established. Magnetic field finite element analysis(FEA) software is used to conduct the modeling and simulation analysis on double-radial permanent magnet magnetic field, salient-pole electro-magnetic magnetic field and hybrid magnetic field. The magnetic flux density mold value diagram and vector diagram are obtained. The diagrams are used to verify the feasibility of this design. The designed electromagnetic coupling regulator controller can ensure the stable voltage export by changing the magnitude and direction of the excitation current to adjust the size of the air gap magnetic field. Therefore, the problem of output voltage instability in the wide speed range and wide load range of the hybrid excitation generator is solved.     

磁珠分离式样品提取微流控芯片的磁珠运动速度建模及特性研究

为提高磁珠分离式生物医学样品的提取效率,采用永磁和软磁体相结合的磁场设计结构,提出一种新型磁珠分离式样品提取微流控芯片。利用静磁学和流体力学基本原理推导出流场中磁珠运动的速度模型,通过多物理场耦合仿真软件对流场中磁珠运动规律进行瞬态仿真,分析软磁体的结构和分布对微流道内磁珠的水平分速度以及竖直分速度的影响关系,计算不同设计结构所允许的磁珠完全吸附时微流道中最大允许流量。结果表明,增大软磁体的厚度可以快速减小磁珠水平运动的速度,并减小其在垂直方向上的波动,且在双软磁体作用时,软磁体的间距越大,水平方向和垂直方向的速度波动越大;间距越小,磁珠粒子速度稳定的时间越短。     

调制式永磁齿轮气隙磁场及转矩分析计算

针对有限元法(Finite element method,FEM)计算调制式永磁齿轮的气隙磁场及转矩时,计算机资源占用率过高且结构参数优化周期较长等缺点,采用"场"、"路"结合的分析方法,建立适于计算机建模的气隙磁场及转矩的数学解析模型。根据恒定磁场中的标量磁位理论,通过求解不同边界条件下的微分方程,获得调制式永磁齿轮中高速永磁圈在无调磁环状况下的气隙磁场数理模型;将引入调磁环后所产生的调制效应表示为等效磁路中的气隙磁导,进而获得调制函数,并以此建立高速永磁圈在有调磁环状况下的气隙磁场数理模型;再将低速永磁圈中的永磁体等效为电流模型,并根据电流在磁场中所受的洛仑兹力进行转矩建模。经算例计算表明,所建模型与FEM计算精度相当,但速度更快,且适于计算机程序化,易于实现调制式永磁齿轮的结构参数分析与优化。     

高梯度磁分离技术在液压油净化中的研究

随着液压技术的应用与发展,液压系统的可靠性以及液压元件的寿命显得尤为重要。液压系统故障中的70%都是由液压油污染造成的,其中铁磁性颗粒是污染物的主要成分,去除液压油中的铁磁性颗粒迫在眉睫。通过把永久磁铁（钕铁硼）排布成海尔贝克阵列来形成圆柱形空间,能够在空间内产生较强的单向均匀磁场,在空间内放置圆柱形筒体形成过滤空间,随后在过滤空间内加入聚磁介质（SUS 430）从而产生高梯度磁场,使得分布在液压油中的铁磁性颗粒（Fe3O4）受到强大的磁场力吸附到聚磁介质上,达到分离的效果。实验污染物的初始浓度为15 mg/L,通过改变聚磁介质的填充度以及流体的流速来分析液压油中Fe3O4的分离效率。在流量为5 L/min、聚磁介质的填充度8%的情况下,Fe3O4的分离效率可达90%以上。     

调磁式异步磁力联轴器三维气隙磁场研究

针对一台14对极21个调磁极片的调磁式异步磁力联轴器,为研究其气隙中永磁磁场与调制磁场的空间分布规律,利用有限元模拟的方法,得出静态与瞬态下三维气隙磁场的分布及周期性;基于等效面电流法,采用Matlab软件进行离散化编程求解,得到外气隙永磁磁场沿径向、周向及轴向的三维空间分布及周期性;采用多维高精度数字化测磁装置对联轴器的永磁磁场及调制磁场进行两种不同方案的三维测量。结果表明,永磁磁场与调制磁场均呈现周期性分布,其周期数分别为14、7;瞬态下气隙磁场的磁感应强度幅值大于静态时的幅值;气隙磁场存在端部效应,气隙磁场径向与周向分量的端部磁场小于中间磁场,轴向分量则相反;测量结果与模拟结果、解析结果具有很好的一致性。     

A study of the torque characteristics of small disk brake using magnetic fluid

A magnetic fluid simultaneously has hydrodynamic and electromagnetic properties because its characteristics depend on whether a magnetic field is applied or not. The studies conducted so far on actuators that use a magnetic fluid are insufficient. A magnetic fluid has an added advantage in that it can be applied to small or micro systems because of its nanoscale particle size. Therefore, this research investigated the braking characteristics of a small disk brake that used a magnetic fluid. First, magnetostatic analysis of the magnetic field produced by a permanent magnet was conducted, and then, the pressure distribution in the magnetic acted upon by the magnetic body force from the permanent magnet was analyzed using the governing equations of a magnetic fluid. So, in this research, the torque characteristic of small disk brake by a magnetic body force was studied through the relation between the magnetic field intensity and rotational disk velocity. In addition, the torque characteristics of the brake due to a magnetization of the magnetic fluid were confirmed experimentally.     

基于NdFeB永磁材料的动圈力马达磁场分析

动圈式力马达是一种借助于永磁体建立磁场,使带电线圈在磁场力的作用下做直线运动的一种电-机转换元件.不同的永磁体材料直接影响着动圈力马达的性能.本文借助ANSYS磁场分析软件,对基于NdFeB永磁材料的动圈力马达做了磁场分析研究.通过研究发现使动圈力马达获得相同的输出力,当采用NdFeB永磁材料时,可以减小动圈力马达的结构尺寸,提高其动态特性.     

材料自蔓延合成磁场环境的产生方法及强磁体研制

为了研究磁场环境对自蔓延高温合成的影响,从而利用磁场环境合成出所需材料,本文设计和制作了用于开展磁场环境下自蔓延高温合成(SHS)材料试验的强磁体。通过永磁铁磁场和通电线圈产生磁场的叠加,在实验区域产生特斯拉级强度。其中的关键技术有:同时改变永磁铁磁场方向或通电线圈中电流大小,实现连续改变实验区磁场强度(0~1 T),采用蓄电池供给短时间大电流。与同等强度的传统磁体比较,该磁体重量和成本降低1/10。