抗磁-气流混合悬浮理论及仿真分析

提出了一种抗磁-气流混合悬浮结构,利用提升磁铁和气流使悬浮转子稳定地悬浮于热解石墨板上方.通过理论分析和有限元数值分析方法对该抗磁悬浮结构的悬浮特性开展研究;利用压缩氮气作为气源进行实验测试研究.在标准温度和压力下,当气流量为2 198 sccm时,悬浮转子转速达到16 666 r/min,悬浮间隙为0.7 mm.通过...     

平面转子磁悬浮陀螺的结构设计与分析

如何实现转子自由、稳定悬浮,以及对悬浮系统的优化设计是实现一个性能优良的磁悬浮转子微陀螺的关键.本文利用铁氧体作为悬浮磁芯,采用LC调谐式的悬浮控制方式,设计了一种尺寸在毫米量级的磁悬浮转子陀螺实验装置,讨论了转子的旋转和悬浮驱动.研究结果表明这种装置能够使转子比较稳定地悬浮、旋转,并验证了实现五个自由度检测的类似结构微型磁悬浮转子陀螺的可行性,为微陀螺的设计、加工提供理论和实验依据.     

笼型转子磁力耦合器永磁体工作点校核

针对笼型转子磁力耦合器设计时,永磁体空载工作点取值范围不确定的问题,将磁路法与图解法相结合,得到了笼型转子磁力耦合器工作点初估值确定及校核的方法.分析了永磁体工况不同外磁路永磁体工作永磁体点位置,绘制了永磁体工作点校核流程图.根据笼型转子磁力耦合器中永磁体向外磁路提供的磁通及磁势与外磁路磁导的关系,建立了工作点初估数理模型,并通过空载外特性计算得出每极气隙磁通与外磁路总磁势的关系.采用图解法绘制永磁体工作图,可从工作图中获得永磁体的工作点,比较初估值与工作图中工作点的误差,可选择笼型转子磁力耦合器永磁体合理的工作点.     

永磁同步电机永磁体形状分析与优化

本文通过对永磁体形状进行分析和优化使永磁同步电机产生正弦形反电动势.首先在理想条件下利用拉普拉斯方程对永磁同步电机的永磁体形状进行了推导,并提出了两种近似的永磁体形状来代替理想的正弦形永磁体,然后通过对两种永磁体气隙进行有限元分析,可以得出这两种永磁体产生的气隙磁密与标准的正弦形气隙磁密波形比较接近.最后通过对两种永磁体电机的反电动势进行谐波分析得出弧形永磁体较瓦片型永磁体产生的反电动势谐波成分少,更适合用于永磁同步电机.     

永磁电动式磁悬浮装置的研究

针对目前电磁式磁悬浮系统悬浮气隙小且需要复杂的闭环控制等问题,永磁电动式磁悬浮系统具有悬浮气隙大和本征稳定的特性不需要复杂的闭环控制即可实现稳定的悬浮等优点.从电磁场的角度出发,建立永磁电动式磁悬浮系统的数学模型,研究其动态特性,得到悬浮力和制动力的解析表达式;建立Ansoft有限元模型,分析得出了系统的磁场分布,电磁...     

非线性接触下磁悬浮电机柔性转子系统模态分析

针对磁悬浮电机转子系统模态分析误差较大的问题,提出考虑转子组件间的非线性接触行为,基于罚函数方法通过修正优化接触刚度因子实现对电机柔性转子系统模态的精确分析。通过建立弹性支承转子–轴承系统有限元分析模型,得到了在不同的支承刚度下转子系统前10阶固有频率的仿真值及变化规律。进行模态测试实验验证,结果表明仿真分析和测试值吻合较好,并对加动平衡环后的转子系统进行固有频率的仿真,其结果的准确性在试验样机穿越临界转速时得到了验证。     

永磁同步电动机表贴式转子的永磁体固定结构分析

表贴式转子永磁体安装在永磁同步电动机转子的表面,永磁体本身强度较差,硬而脆;并且电动机运行时会产生机械振动,转子旋转时会产生离心力,因此转子表面的永磁体需要一定的结构或者措施来固定。文章介绍了几种永磁同步电动机表贴式转子的永磁体固定结构,着重分析了表贴式转子上永磁体固定的可靠性和不同固定结构的适用情况。     

一种新型薄片转子磁悬浮陀螺的结构设计与分析

利用铁氧体作悬浮磁芯,设计和制造了一种新型薄片转子磁悬浮陀螺原型机。该原型机原理是用变磁阻马达结构来驱动转子旋转,轴向和径向均采用L-C调谐式的磁悬浮控制方式来实现转子在三维空间的稳定悬浮,用位置传感器来实现薄片转子的位置检测。借助Ansoft Maxwell 3D电磁场分析软件对磁悬浮结构的电磁特性进行了模拟仿真分析。研究结果表明,该原型机能实现薄片转子在三维空间内较稳定的悬浮和旋转,并实现薄片转子在悬浮和旋转的情况下对加速度和角速度的响应,实现陀螺效应,为进一步的磁悬浮转子微陀螺研究提供了理论和实验依据。     

高速磁悬浮电机三段式转子动力学分析研究

为解决高速磁悬浮电机三段式转子的动力学分析问题,基于Workbench有限元仿真平台完成了三段式转子建模、模态振型计算、坎贝尔图求解、不平衡响应分析。总结讨论了关键因素对三段式转子的动力学特性的影响规律,并通过模态试验对转子建模的合理性进行了验证。仿真结果与实验结果误差在5%,证明了建模及分析方法的可靠性,为应用在高速磁悬浮电机上同类转子的进一步优化设计和不平衡响应抑制提供理论参考。     

永磁电机中永磁体数学模型的分析

永磁体的数学模型的确定是永磁电机磁场计算中的关键。文中从电磁场基本理论出发,导出了永磁体在任意复杂形状下,不同磁化方向（平行磁化、径向磁化、圆周方向磁化）时永磁体边界上等效电流的计算方法,为永磁电机电磁场分析计算奠定了基础。     

低温余热磁悬浮发电机转子轴系振动机理研究

采用磁悬浮高速直驱发电设备能够显著地提高低温余热发电系统的效率。以磁悬浮高速永磁发电机为对象,研究磁悬浮转子受到的电磁不平衡拉力及其轴系的径向振动情况。文中综合考虑磁悬浮转子静、动态偏心,结合麦克斯韦应力法与等效磁路法推导了电机不平衡拉力的解析模型,并结合转子质量不平衡激励以及磁悬浮轴承的控制反力研究了转子的振动情况。文中通过计算、仿真及试验对影响不平衡拉力的主要因素进行了详细分析,得到了其与偏心量幅度、发电机转矩角以及转子磁动势与偏心角度的初始相差等多个因素的关系,所得研究结论为抑制磁悬浮发电机转子振动提供了理论依据。     

基于有限元分析的磁悬浮开关磁阻电机数学模型的全角度拓展

针对磁悬浮开关磁阻电机在定转子齿极非交叠区间的模型空白,推导了该区间的数学模型.在对电机磁场进行有限元分析的基础上,确定了磁路分割方案,推导了各部分磁导及各绕组自感和相互之间的互感表达式,进而根据机电能量转换原理,推导了径向悬浮力及电磁转矩的表达式,从而完整了磁悬浮开关磁阻电机一个相周期全角度范围内的数学模型.有限元数值验证结果证明了模型的正确性.     

磁悬浮电动机刚性转子径向位置的控制

以双磁悬浮电动机4自由度刚性转子系统为对象,研究了磁悬浮系统转子径向位置的控制.对于双磁悬浮电动机系统,两端的磁悬浮电动机所产生的电磁力,除了可以作用在本端, 还会影响到另一端,同时,转子的陀螺效应又进一步增加了系统的复杂程度.因此必须对4个径向位置进行控制.首先根据转子的动力学方程,建立起磁悬浮系统的状态空间方程;然后,采用输入向量补偿和基于二次型最优的状态反馈方法, 构造出磁悬浮系统的控制算法,实现4自由度径向位置的控制.通过仿真研究,进一步验证了控制策略的有效性.     

永磁体不同削角的无刷直流电动机分析与试验

通过对削角永磁体进行分析与设计,使无刷直流电动机产生的谐波分量少,齿槽转矩小。首先利用解析法推导出削角永磁体与气隙磁密、齿槽转矩之间的关系,并利用Maxwell 2D有限元分析软件对永磁体不同削角进行对比与分析,找出最佳削角,并制作了样机。最后通过永磁体有削角与无削角电机的仿真结果与样机试验进行对比分析,验证了该方法的正确性,对改善无刷直流电动机性能具有实用价值。     

大功率永磁同步电机转子永磁体损耗研究

针对大功率永磁电机同步电机运行时由于定子电流过大在转子永磁体中引起大量涡流损耗的问题,构建时变有限元模型,以控制器工作在不同开关频率下所测试得到的电流作为输入,分析气隙磁场畸变与控制器开关频率之间的关系,研究转子永磁体内感应电流和涡流损耗与控制器开关频率之间的关系,讨论在低开关频率下转子涡流损耗的变化情况。最后搭建台架实验通过测量电机反电势电压衰减计算永磁体的涡流损耗。实验与仿真结果表明,所构建有限元模型与台架实验取得了一致的结果。     

不同转子结构无轴承电动机的磁悬浮力分析与计算

对具有不同转子结构 (感应式、永磁式和磁阻式 )无轴承电动机的磁悬浮力进行了分析。基于磁场能量虚位移原理 ,提出了一种通用的无轴承电动机磁悬浮力计算方法 ,并对其计算精度用ANSYS软件计算结果进行了验证。利用所提出的方法 ,对具有不同转子结构无轴承电动机的磁悬浮力进行了计算与对比分析     

磁悬浮陀螺转子信号的局部均值分解降噪研究

磁悬浮陀螺转子电流信号对环境变化高度敏感,信号采样过程中不可避免会引入噪声,针对该问题提出一种基于局部均值分解（local mean decomposition, LMD）,融合豪斯多夫（Hausdorff）距离与阈值降噪（threshold denoising, TD）的算法以减弱噪声干扰。首先对原始信号进行局部均值分解,得到若干乘积函数（PF）分量和一个余量,然后根据各PF分量与原始信号间的豪斯多夫距离判定噪声、信号分量,再对噪声分量进行阈值处理,最后将阈值处理后的噪声分量、信号分量及余量进行叠加得到重构信号,实现陀螺仪转子电流信号的降噪。仿真实验结果表明,重构信号的信噪比相对于原始信号平均提高了12.86 db,均方根误差平均降低了9.25×10^-6 A;实测信号降噪结果表明,该降噪算法对四条导线边的滤波增益分别为40.0%、93.5%、30.8%和50.0%。     

一种磁悬浮轴承支承刚性转子现场动平衡方法

该文提出一种基于扩张状态观测器的磁悬浮轴承支承刚性转子的现场动平衡方法。根据磁悬浮转子的运动方程,设计扩张状态观测器,由对象系统的输入输出信息即可估算旋转时系统所受的扰动力,并给出离散状态下观测器的收敛条件。为了去除系统倍频扰动和噪声信号对估测结果的影响,设计开关电容滤波器,用于提取扰动中的转速同频分量。针对系统中存在的误差,采用系数矩阵迭代优化方法克服开环观测的不足以提高动平衡精度。该方法在实际使用中仅需试重一次即可得到优化系数矩阵,再经过两次配重,转子不平衡质量显著降低。在机组长期运行时,该方法可部署于微处理器中,实时监测转子不平衡量,起到预警、指导动平衡的作用。     

一种新型磁悬浮直线运动平台的热分析

为实现定位平台的大运动行程和高运动精度,建立了一种新型磁悬浮直线运动平台,该平台由磁悬浮运动装置和电磁直线驱动装置组成,具有无摩擦、高刚度等优点.针对磁悬浮直线运动平台长时间运行过程中电磁铁的发热问题,运用有限元软件对电磁铁的发热机理、发热量以及热量的时空分布进行了分析,并和实验数据进行了对比.结果表明,在常温常压下,电磁铁温度上升到一定程度后即达到平衡,不需要加装冷却装置.而在真空环境下,电磁铁温度会不断增加,必须加装冷却装置来降低温度.最后,通过仿真对真空环境下的冷却装置设计进行了简单地讨论.     

抗磁悬浮的原理、特点和应用

抗磁物质处在磁场中时,在重力和抗磁力的作用下,会稳定悬浮,利用这个原理可以实现抗磁物质的捕获、移动等微操纵.本文详细介绍了抗磁悬浮的两个分类:传统的抗磁悬浮和磁阿基米德抗磁悬浮,并对二者的特点、应用等作了介绍,然后详细分析了抗磁悬浮有关的关键因素,例如磁化率的计算、磁场分布的产生等,最后结合永磁体的小尺寸效应和MEMS...