大气隙混合磁悬浮轴承-转子系统耦合特性仿真分析

磁悬浮支承技术是利用可控电磁力使物体沿着一个方向或几个方向保持一定位置,从而使物体与基础之间无机械接触,根据磁力轴承工作原理,磁悬浮转子在实际工作时,在结构和控制系统中存在着多种耦合现象。介绍了大气隙混合磁悬浮轴承的结构以及这种轴承的工作特点与工作原理;建立其等效磁路模型;针对大气隙混合磁悬浮轴承结构,利用有限元软件分析其磁场耦合特性,以偏心距为变量,分析大气隙混合磁悬浮轴承-转子系统的力耦合与力矩耦合。结果表明:偏心距越大,耦合越强。     

大气隙混合磁悬浮轴承承载力模型的研究

等效磁路法是混合磁悬浮轴承的主要研究方法,然而等效磁路法是基于一系列假设条件提出的,大气隙下这些假设将不再成立,磁路法的应用范围将受到限制,无法对大气隙混合磁悬浮轴承展开研究。因此,需要对大气隙混合磁悬浮轴承承载力模型进行研究,以解决混合磁悬浮轴承在大气隙场合的推广及应用。结合ANSYS有限元分析软件分析在气隙变化时,常规磁路法在混合磁悬浮轴承承载特性分析过程中的适用范围,获得了当气隙增加时磁路法模型计算误差变化规律;针对漏磁这一导致计算误差的影响因数,提出一种混合磁悬浮轴承气隙磁场的漏磁导模型的分析方法,建立基于漏磁导修正的混合磁悬浮轴承承载力理论模型;利用ANSYS有限元分析软件和试验对修正后的混合磁悬浮轴承承载力模型进行了验证。     

轴向混合磁悬浮轴承磁场与控制研究

采用有限元法对轴向混合磁悬浮轴承的磁场进行分析,应用三角剖分单元建立了磁悬浮轴承模型,在泛函分析基础上归纳出了磁位势的计算方程。根据所建模型,分析了永磁偏置磁场的磁通与磁感应强度分布特点、研究了电流控制磁场独自存在时的磁通分布和磁感应强度分布规律,描述了磁场力与控制电流的关系曲线。进而深入解析了永磁偏置磁场和电流控制磁场叠加条件下的磁通与磁感应强度分布特点,并得出磁场力与控制电流的关系。     

永磁偏置的混合磁悬浮轴承的研究

介绍了永磁偏置的混合磁悬浮轴的工作原理,提出了其结构参数的设计计算理论,对混合磁悬浮轴承的设计有实际指导意义。     

主动电磁悬浮器的混合磁场测试和分析及其系统的信号处理

概述一种新型的主动电磁悬浮器后,着重对其混合磁场B进行测试,在工作站SUN编程分析,作出磁场的特性曲线及其拟合。选择和精确安装霍尔传感器。建立测量放大器、电坐标转换器。对测量信号作放大、差分和旋转处理,有效地调节动态永磁环的平衡位置合理地调试电子线路的偏置点。将之(观测器)与控制器、功率放大器、铁磁线圈相连后,有效地对悬浮环施加正交控制力fx,fy,fz及控制力矩mx,my,使系统达到稳定状态,该主动电磁悬浮器的整个系统,已在ETH(苏黎世瑞士联邦高工)研制成功,可用作超高速电机及其它回转机械的电磁止推轴承等。     

主轴系统混合磁悬浮轴承的设计

介绍了永磁偏置的混合磁悬浮轴承的工作原理。导出了主轴系统混合磁悬浮轴承的悬浮合力,得到了它的最大承载力条件及其设计计算公式。建立了混合磁悬浮轴承结构参数的设计计算理论,并在最后得出结论：永磁偏置混合磁悬浮轴承因无偏置绕组而体积小、功耗低;增加永磁体内部磁动势,可增大轴承的刚度,提高其承载能力以及降低控制功耗。     

支承磁悬浮轴承的磁流变液阻尼器磁场仿真

对磁流变液阻尼器及支承的磁悬浮轴承进行了三维电磁场分析,得到了其磁场分布,并对磁流变液进行了动态磁场分析。最后,基于磁流变液的唯象模型,通过静力学仿真得到其最大挤压反力,得到了磁流变液阻尼器所能提供阻尼力的范围。     

磁悬浮轴承在高速旋转机械上的应用及一种混合径向磁悬浮轴承的设计

着重阐述高速轴承家族的一颗新星一磁悬浮轴承。第一部分讲述磁悬浮轴承的工作原理及其分类,磁悬浮轴承的特点及国内外对这项技术的研究与应用现状,并预测它的发展前景;第二部分结合具体生产实践,提出一种混合径向磁悬浮轴承的设计,对径向被动磁轴承部分进行了定性分析,对其工作稳定性和可靠性进行了理论论证,详细讨论了各种因素对其径向稳定性,轴向稳定性和横轴稳定性的影响,提出了消除这些影响的方法与措施,通过计算机数值分析掌握了磁环几何参数对磁轴承径向刚度的影响,并对磁轴承的径向刚度进行校核,对轴向主动磁轴承部分给出一种完全新型结构和控制方法,具有结构紧凑、控制电路简单、方便实用的特点。本文为混合磁悬浮轴承的设计提供了一定的理论基础,按此设计原理和计算公式,可设计出多种负载能力的径向混合磁悬浮轴承。     

永磁偏置混合磁悬浮轴承的研究

重点论述永磁混合型磁悬浮轴承的结构原理.讨论了混合磁悬浮轴承结构及参数设计,提出永磁偏置混合磁悬浮轴承的设计方案.有限元分析结果表明,永磁偏置混合磁悬浮轴承的架构方案是可行的,混合磁路的计算是确切的.     

大间隙磁力驱动系统空间磁场分布规律研究

为提高大间隙、高转速条件下磁力传动系统的可靠性,以双T型电磁体为例,分析了大间隙磁力传动系统空间磁场耦合机理,利用ANSYS软件,仿真了电磁体在NS、SS、SN和NN等四种状态时空间磁场的分布规律,并通过实验验证了空间磁场仿真模型的正确性,找到了双T型电磁体作为主动磁极时与永磁转子在空间的最佳安装位置,为轴流式血泵等永磁转子获得较大的驱动力矩提供了依据.     

基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位移传感器研究

针对前期研制的电磁式直线时栅位移传感器高信噪比和高时间插补分辨力难以兼顾的问题,设计了一种提高传感器信噪 比的新传感器结构,另外提出了一种高信噪比、高时间插补分辨力的测量新方法,并研制了基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位 移传感器。 建立传感器气隙磁场数学模型,分析气隙磁场空间分布特性,研究平面线圈气隙磁场分层耦合的原理;根据气隙磁场 分层耦合原理,建立传感器气隙磁场分层耦合位移测量模型;对传感器测量模型进行电磁场仿真和误差分析;最后,搭建实验平台 进行对传感器的性能进行测试。 实验结果表明,采用气隙磁场分层耦合的结构提高了传感器的信噪比,传感器的测量精度在原有 的基础上提高了 31. 4% ;采用的高信噪比和高时间插补分辨力测量方法,传感器的测量精度在原有的基础上提高了 37. 3% 。     

内置式永磁同步电机空载气隙磁密研究

针对内置式永磁同步电机空载气隙磁密引起电机振动和噪声这一问题,以常见的"一"形和"V"形内置式永磁体转子结构为例,运用有限元分析方法,研究了"一"形结构中隔磁桥和永磁体尺寸变化对空载气隙磁场的影响,提出了分段式的"一"形永磁体结构,并对不同分段间隔"一"形结构和不同夹角"V"形结构产生的气隙波形及谐波畸变率进行仿真测试。研究结果表明,"一"形结构内隔磁桥宽度越小,气隙磁密波形正弦性越好,能够改善电机振动症状,减弱噪声;永磁体尺寸有助于提高气隙正弦性;"V"形永磁体夹角变大时,气隙正弦化会有所改善,"V"形结构具有更高的机械强度和凸极率,但气隙正弦化和永磁体利用率有所下降。     

基于杂散磁场感知与 NBCNN-LSTM-Attention 深度回归建模的永磁直线电机气隙磁密测量研究

本文提出一种基于隧道磁阻(TMR)传感器和噪声注入卷积神经网络(NBCNN)、长短期记忆网络(LSTM)、注意力机制动态集成神经网络预测模型(NBCNN-LSTM-Attention)的双边永磁同步直线电机气隙磁密新型非侵入式测量方法。首先,建立直线电机气隙磁场的解析模型和有限元模型作为数据基础,探寻直线电机的外部空间杂散磁场和内部中心气隙磁场存在非线性映射关系。其次,引入TMR传感器测量直线电机外部杂散磁场信号,并对传感器的安装位置进行优化,将内外一维磁密信号进行相似度特征匹配,以获取传感器最优测量位置。然后,将电机外部杂散磁场数据作为输入,内部气隙磁场数据作为输出,建立NBCNN-LSTM-Attention网络的内外磁场高精度映射模型,实现“用外代内”的非侵入式气隙磁密高精密测量。最后,搭建直线电机气隙磁密测量实验平台和高斯计对比测量实验平台,验证了本文所提方法的先进性和优越性。     

回转式空气预热器流场仿真分析

为分析某电厂1 000 MW锅炉机组的双密封回转式空气预热器漏风问题,建立局部流体仿真模型。通过理论计算和仿真模拟相结合的方法分析了密封间隙对回转式空气预热器内部流场压力分布、密封压差及漏风率的影响,并针对"三密封"特殊时刻下的流场压力及漏风率变化做了研究。结果表明,密封间隙从2mm到8mm的变化过程中,密封片受到的最大压差小于7 000 Pa;为使空预器漏风率小于5%,其漏风间隙需要控制在3 mm以内;"三密封"时刻下的漏风率达到了最小值,为3.98%。经过分析总结,为密封片的载荷计算及密封片的改进提供一定的参考。     

大位移角振动台的气隙磁场动静态特性分析

针对电机驱动式角振动台气隙磁场不均匀和输出大位移时波形失真大的问题,提出了一种径向磁通磁路结构的大位移角振动台,对其气隙磁场动静态特性进行优化分析。基于等效磁化强度法,在极坐标系下建立气隙磁感应强度的解析表达式,通过有限元法验证该方法的有效性,进一步分析了永磁体厚度、永磁体扇形角及气隙厚度对静态气隙磁场的影响规律;通过瞬态有限元法仿真分析了0.01、0.1和1 Hz 3个频率点上外磁环固定不动而永磁体和内磁芯转动的气隙磁场动态特性,定量分析了相对运动对气隙磁感应强度的影响规律;将优化后的磁路参数用于大位移角振动台样机中,测试结果表明,气隙平均磁感应强度及其分布规律和理论计算结果相吻合;研究方法对角振动台径向磁通磁路的理论分析与优化设计具有重要意义。     

基于CFD的液压集成块典型流道液阻仿真研究

应用计算流体动力学方法对液压集成块内部典型流道流场进行了模拟研究,提出结合液流流动特性来优化集成块典型流道结构设计的方法。通过数值模拟得到了压力云图、速度矢量图及流线图,定性地分析了液流在典型流道中涡旋产生的位置、大小及耗能机理,得到了块内流道结构形式对液阻性能的影响规律,进而提出流道在几何结构上的改进措施,实现了降低液体流经液压集成块的压力损失、减少能耗的目的。     

大间隙磁力驱动血泵动力学特性研究

为实现大间隙磁力驱动轴流式血泵加速过程的脉冲频率优化控制,研究其动力学特性.利用Pro/E及ADAMS建立血泵转子虚拟样机模型;计算驱动力矩及负载力矩,并利用ADAMS仿真血泵转子的动态加速过程,得到其加速曲线,进而得到加速过程脉冲频率优化控制曲线.仿真结果表明,耦合距离为30, 40, 50, 60 mm时,血泵转子所能达到的稳态转速分别为42 263,34 234,27 180,19 626 (°)/s,达到稳态转速所需时间分别为1.04, 1.28, 1.60, 2.24 s.根据仿真结果改进驱动程序,进行血泵泵水实验研究,实验结果验证了改进后的驱动程序能显著缩短加速时间.     

超磁致伸缩驱动器驱动磁场仿真分析

为了充分发挥超磁致伸缩驱动器的特性,提高超磁致伸缩驱动器驱动磁场的性能,通过采用电流励磁法,建立基于磁感应强度为控制变量的单层空心线圈、多层空心线圈和带超磁致伸缩棒的多层线圈的轴线磁感应强度数学模型,分析超磁致伸缩棒、线圈长度和线圈半径对驱动磁场的均匀性和驱动磁场大小的影响.仿真结果表明,减小超磁致伸缩棒与驱动线圈之间的气隙,能提高驱动磁场的线性度;在满足设计要求的范围内,增加线圈长度,减小线圈半径,能够提高驱动磁场均匀性;仿真结果对超磁致伸缩驱动器驱动磁场的设计提供了一定的理论依据.     

具有较大气隙的锥形螺旋血泵磁悬浮结构的设计与分析

提出了一种新型具有较大气隙的永磁体磁悬浮锥形螺旋血泵,介绍了永磁体磁悬浮血泵的基本结构.通过电磁场分析软件ANSYS建立永磁体血泵磁场模型,并对其内部磁场分布、前后导轮的轴向和径向悬浮力,以及转子的径向和轴向悬浮力进行了计算和分析.为锥形螺旋磁悬浮血泵的设计提供了理论依据.