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超导磁力轴承悬浮力的有限元分析

作　者: 纪德志
导　师: 祝长生
学　校: 浙江大学
专　业: 电机与电器
关键词: 磁悬浮轴承高温超导磁力轴承悬浮力有限元 ANSYS
分类号: TH133.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

由第二类高温超导体与永磁体构成的高温超导磁力轴承(High TemperatureSuperconducting Magnetic Bearing,HTSMB)是一种利用电磁力将转子悬于空中,使转子和定子之间实现无机械接触的一种新型轴承。它是一个稳定系统,在无需控制的情况下就可实现稳定的悬浮,在工业上有一定的应用前景。本文在电磁场理论以及超导材料临界态模型的基础上,基于商业有限元软件ANSYS,利用VB工具开发了超导磁力轴承悬浮力特性的有限元分析系统,并对超导磁力轴承的静态悬浮力特性进行了分析,得到了包括磁场强度、磁力线分布、悬浮力等参数,讨论了轴承的不同结构以及结构参数对轴承悬浮力特性的影响。悬浮力是永磁体与超导体之间间隙的函数,悬浮力的大小与超导磁力轴承的结构有着密切的关系。对于超导推力轴承,悬浮力与推力轴承的结构存在一个最佳匹配关系,当永磁体的直径或宽度与超导体的直径相当时,推力轴承的悬浮力最大。在超导径向轴承中,沿轴向方向的悬浮力与超导体在轴向上的位移有关,径向悬浮力与定、转子在径向方向上的相对位置有关。计算发现,当永磁体与超导体之间间隙相等时,永磁体接近超导体时的悬浮力要比永磁体离开超导时的悬浮力大。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章绪论  6-14
  1.1 超导现象  6-8
    1.1.1 超导现象与超导体  6
    1.1.2 低温超导与高温超导  6-8
  1.2 超导磁力轴承  8-13
    1.2.1 超导磁力轴承的工作原理及基本形式  8-9
    1.2.2 超导磁力轴承的特性及测试  9-11
    1.2.3 超导磁力轴承的工业应用及发展现状  11-13
  1.3 论文工作和章节安排  13-14
    1.3.1 论文主要工作  13
    1.3.2 论文章节安排  13-14
第二章高温超导磁力轴承的基本结构及其参数  14-17
  2.1 高温超导推力轴承的基本结构及参数  14-15
  2.2 高温超导径向轴承的基本结构及参数  15-16
  2.3 本章小结  16-17
第三章基于ANSYS的超导磁悬浮轴承分析系统  17-38
  3.1 电磁场的基本方程  17-19
  3.2 超导磁力轴承的有限元分析方法  19-23
    3.2.1 磁场的数值计算方法  19-20
    3.2.2 高温超导磁力轴承的有限元分析  20-23
  3.3 超导磁力轴承材料特性  23-29
    3.3.1 永磁材料与铁磁材料  23
    3.3.2 高温超导材料  23-29
  3.4 ANSYS软件的简介  29-32
    3.4.1 软件介绍  29-31
    3.4.2 分析步骤  31-32
  3.5 基于ANSYS的超导磁力轴承静态特性分析系统  32-37
    3.5.1 软件简介  32-34
    3.5.2 分析系统的各个界面及功能  34-37
  3.6 本章小结  37-38
第四章高温超导磁力轴承悬浮力的有限元分析  38-74
  4.1 超导推力轴承的有限元分析  38-70
    4.1.1 单块永磁体与单块圆柱形超导体构成的超导推力轴承  38-61
    4.1.2 多块圆环永磁体与单块圆柱超导体构成的推力轴承  61-66
    4.1.3 单块永磁环与多块超导圆柱体构成的推力轴承  66-70
  4.2 超导径向轴承的有限元分析  70-73
  4.3 本章小结  73-74
第五章总结与展望  74-75
致谢  75-76
参考文献  76-79

超导磁力轴承悬浮力的有限元分析

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