轴向磁化的双环永磁轴承轴向磁力研究

基于分析一对永磁环间隙的磁能及磁导，根据具有线性退磁曲线的稀土永磁材料特性和磁通连续原理，通过虚功原理法，得到轴向磁化的双环永磁轴承轴向磁力解析数学模型。模型表明：轴向磁化的双环永磁轴承轴向磁力与磁环剩磁感应强度的平方成正比，近似与磁环的平均半径及磁环径向宽度成正比；轴向磁力随磁环轴向长度的增大而增大，随磁环轴向间隙、径向偏心及磁环相对磁导率的增大而减小。经验证，模型计算值和实验值基本吻合。该模型显式表达了轴向磁力与各参量间的关系，使得永磁轴承设计和优化简便易行，解决了轴向磁化的双环永磁轴承轴向磁力数值计算复杂的问题。     

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.     

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。     

永磁偏置轴向径向磁悬浮轴承的研究

永磁偏置轴向径向磁悬浮轴承集轴向、径向磁轴承于一体,可以同时实现三个自由度的控制.在对多种拓扑结构的永磁偏置轴向径向磁轴承进行分析的基础上介绍其工作原理,列举了工业领域的应用实例,最后还对永磁偏置轴向径向磁悬浮轴承的未来发展进行了研究.     

永磁导轨悬浮和导向磁力研究

为了寻求永磁悬浮导轨磁力的简便算法,基于由磁荷法和虚位移法给出的永磁磁力数值积分公式,结合两块平行矩形截面永磁体及永磁导轨结构特点,推导出永磁悬浮导轨解析磁力模型;根据介质分界面为平面的电流镜像法,得到了永磁体在铁磁体中的镜像,分析了永磁导轨的悬浮磁力和导向磁力。模型分析表明：两块截面平行永磁体的磁力分别与永磁体剩磁的平方和永磁体的纵向长度成正比,磁力随永磁体的横截面增大而增大,随永磁体的间距增大而减小;永磁导轨悬浮磁力随永磁导轨倾斜度增大而减小,导向磁力随永磁导轨倾斜度增大而增大。该模型通过代数运算就可得到精度较高的磁力计算结果。经验证,模型计算值和实验值吻合。     

永磁轴承轴向悬浮力与刚度特性分析

对常规磁轴承轴向悬浮力与刚度进行了解析计算与仿真分析。介绍了一种新型轴向永磁悬浮轴承及工作原理,运用Ansoft软件Maxwell 3D对新型永磁悬浮轴承的轴向磁悬浮力与刚度进行了有限元仿真分析,并完成了样机。实验结果表明,轴向承载力的计算值与实测值基本吻合;在偏心距的实际应用范围内,永磁轴承的径向刚度为常量;这种新结构磁悬浮轴承具有较大的轴向力,能够满足工程需求。     

永磁偏置轴向磁悬浮轴承拓扑结构研究现状

永磁偏置轴向磁悬浮轴承通过对转子铁心的两个轴向端面施加可控力来实现对转子铁心轴向单自由度的控制.对多种拓扑结构的永磁偏置轴向磁轴承进行分析,介绍其结构和工作原理,指出其工业应用场合,对永磁偏置轴向磁轴承的未来发展进行了展望,低功耗、小体积、易控制的永磁偏置轴向磁轴承将是未来的主要研究方向.     

高频轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗三维解析模型

针对现有二维解析模型在计算轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗存在精度不足的问题,该文提出一种能够精确计算该类电机永磁体涡流损耗的新型三维解析模型。该模型利用精确子域法和电阻网络模型,能够同时考虑定子开槽、定子谐波电流、涡流反作用和涡流三维分布的影响。利用有限元法验证了精确子域模型计算得到的空载和电枢磁场分布,并在理想空载下,验证了解析模型永磁体表面涡流密度和永磁体涡流损耗值,分析电机在高频运行下涡流反作用对永磁体涡流损耗的影响。最后,对1台7kW、4000rpm的轴向磁通永磁电机进行空载脉宽调制(pulsewidthmodulated,PWM)电压供电实验和空载正弦波电压供电实验,得到因PWM谐波电流引起的永磁体涡流损耗,将实验结果,有限元结果与解析结果作对比,验证了该解析模型的正确性。     

轴向磁化多环磁力联轴器的三维磁场计算及分析

为研究轴向磁化多环磁力联轴器的结构参数对磁转矩的影响,采用有限元方法对其三维磁场进行数值计算,得出了轴向磁化多环磁力联轴器的三维磁场分布。分析了主动转子转角、气隙厚度、永磁体厚度和磁极对数对磁转矩的影响,即以一对磁极转角为周期,磁转矩与转角成类似正弦曲线关系变化,且在360°/2p时磁转矩存在最大值;随着气隙厚度的增加,联轴器的磁转矩降低;增大永磁体厚度,可提高磁转矩,但当永磁体厚度增大到一定程度后,磁转矩曲线的斜率逐渐变小,增加变慢;在一定范围内,增加联轴器的磁极对数,磁转矩增大,但磁极对数增加到一定数目后,随着磁极对数的继续增加,磁转矩降低。其分析结果可对该类磁力联轴器性能分析和设计起指导作用。     

无源高温超导磁浮轴承磁悬浮力的计算

本文应用有限元方法和超导临界态理论，推导了高温超导体电流分布和电流密度计算方程。由高温超导体电流计算了高温超导磁浮轴承悬浮力。利用实验测量结果验证了此方法的有效性。     

轴向电磁轴承多自由度承载力理论与实验研究

为了实现磁悬浮轴承系统的微型化,对轴向电磁轴承的多自由度承载力进行理论与实验研究。基于轴向磁轴承气隙磁通空间分布,利用分割磁场法建立磁路模型,由虚位移法得到轴向和径向承载力的数学表达式。借助有限元仿真软件,得到轴向磁轴承气隙磁感应强度与磁场空间分布。在搭建的磁轴承三维力学测量平台上,实验测量了轴向磁轴承的轴向与径向承载力,分析总结了多自由度承载力随电流、轴向位移和径向位移的变化规律,结合理论与仿真结果,分析了结构参数变化导致气隙磁场分布变化,进而改变轴向与径向承载力的物理机理,为轴向磁轴承实现多自由度悬浮研究提供了参考依据。     

智能真空断路器上的永磁操动机构静态保持力验证

在建立永磁操动机构数学模型的基础上，采用有限元分析方法对永磁操动机的保持力进行计算，并对其进行试验测量。对理论计算和试验测量的结果进行对比分析，可看出，有限元法能有效解决区域形状不规则的问题，可用统一的格式处理各种单元和不同的边界条件，并可编制出通用的计算程序，有限元法对于非线性问题及材料和结构参数复杂的问题均十分有效，使用该方法对永磁操动机构进行分析能为新产品设计提供有益的参考和依据。     

无轴承二极电机麦克斯韦磁悬浮力解析模型

针对相关电感参数难以通过实验精确测量而无法实现磁悬浮力精确控制的问题,根据电机磁路原理,推导出了拥有四极悬浮控制绕组的柱形转子无轴承二极电机各电感参数的一般化解析计算模型。基于该参数模型和电机电磁场虚位移原理,推导出了一般化Maxwell磁悬浮力精确计算模型,并结合电机具体特点给出了SPM永磁型和感应型无轴承电机的磁悬浮力精确计算模型和各自磁悬浮力解耦控制策略的分析,从而为进一步深入研究无轴承二极电机动态运行行为和设计高精确度解耦控制器打下了理论基础。     

基于磁场解析模型与遗传算法的轴向磁通永磁电机多目标优化设计

针对基于有限元法(FEM)的常规优化方法存在计算量大、耗时长的问题,提出一种磁场解析模型与遗传算法相结合的轴向磁通永磁电机(AFPMM)多目标优化设计方法,该方法能够在保证一定计算精度的前提下快速实现电机的优化设计.首先,将AFPMM从复杂的三维模型等效为二维模型,通过子域法得到了电机的磁场解析模型,利用麦克斯韦张量法...     

新型飞轮储能备用轴承磁力数值分析

针对因轴承摩擦导致的飞轮储能装置能量损耗问题,将原有的机械备用轴承用永磁轴承取代。分析1/2永磁环间隙的磁场能量和磁导,根据稀土永磁材料线性B-H曲线和磁通连续原理,推导出永磁备用轴承磁力数学模型。考虑实际飞轮装置转轴偏心问题,对数学模型进行了修正。经有限元验证,数学模型计算值和Ansoft试验值基本吻合,得到磁力与相关结构参量的关系:轴向磁化的永磁备用轴承径向磁力近似与永磁环的平均径向宽度成正比,与永磁环轴向长度成正比,随动静磁环径向间隙、径向偏心增大而减小。解决了磁力数值计算复杂的问题,使得永磁备用轴承设计和优化简便易行。     

不同矩形截面的两个平行永磁体磁力解析模型

为了解决不同矩形截面的两个平行永磁体磁力数值计算复杂、缺乏易于计算的磁力解析模型问题,基于磁荷法和虚位移法得到两细长永磁体磁力公式,采用四重积分法建立了新的不同矩形截面永磁体磁力解析模型,分析了磁力与永磁体结构参数的关系,ANSYS仿真验证了模型的正确性。结果表明:该解析模型计算值和ANSYS仿真值吻合,采用该解析模型进行磁力计算相对简单快速,当用第1级别细分网格时,ANSYS仿真与解析模型计算的平均误差为6.17%,误差满足工程要求。该解析模型为Halbach永磁导轨设计及其结构优化提供支持。     

基于转子偏心坐标系的无轴承永磁薄片电机径向悬浮力模型

针对无轴承永磁薄片电机(BPMSM)运行时转子悬浮不够稳定的问题,研究了影响BPMSM转子悬浮性能的主要因素,即转子径向悬浮力模型。依据位移补偿控制理论和角坐标系的概念,建立了新的转子偏心坐标系。在转子偏心坐标系下,基于麦克斯韦应力张量法,利用积分和三角变换推导了转子径向悬浮力模型,并设计悬浮力绕组电流直接控制系统。建立电机的有限元模型,通过对比径向悬浮力的有限元分析结果与数学模型计算结果,验证了所推导数学模型的正确性与准确性。