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磁路中的非导磁金属材料对电磁铁性能的影响

作　者: 王平
导　师: 徐龙祥
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 磁悬浮轴承涡流有限元方法 ANSYS 软磁合金材料
分类号: TH133.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 70次
引　用: 1次
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内容摘要

在结构改过后的轴向磁悬浮轴承中,由于非导磁金属支承环的加入,使得系统的悬浮效果受到了影响。文中从涡流理论和有限元分析这两方面,对轴向磁路中的非导磁支承环对轴向磁悬浮轴承电磁铁性能的影响进行了理论分析。首先基于电磁场的基本理论并结合数学分析方法,建立了非导磁支承环的涡流数学模型,分析了非导磁金属支承环对轴向磁悬浮轴承电磁铁铁芯磁感应强度的影响。在此基础之上,更进一步地研究了非导磁金属支承环对轴向磁悬浮轴承整个磁路的影响。随后,应用有限元结合电磁耦合分析的方法对轴向磁悬浮轴承的磁路进行分析。分析结果表明,随着激励信号频率的增加,非导磁金属材料在轴向磁悬浮轴承内所引起的涡流对轴向磁悬浮轴承的磁路影响将增大,从而影响了轴向磁悬浮轴承系统的悬浮。文中通过试验验证了结构改进后的轴向磁悬浮轴承内的非导磁金属材料对整个悬浮系统的磁场影响。试验结果表明:相对于改进前的轴向磁轴承,装有非导磁金属环的轴向磁轴承承载力较低。并且承载力随着系统激励频率的增加而减小。文中的工作对今后工程中轴向磁悬浮轴承的设计以及提高轴向磁悬浮轴承的工作效率都具有一定的指导意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章绪论  12-19
  1.1 磁悬浮轴承的简介  12-14
    1.1.1 磁悬浮轴承工作原理  12-13
    1.1.2 磁悬浮轴承的特点  13-14
  1.2 磁悬浮轴承的应用  14-16
  1.3 课题研究的背景和意义  16-18
    1.3.1 课题研究的背景  16-17
    1.3.2 课题研究的意义  17-18
  1.4 论文的工作和内容安排  18-19
    1.4.1 论文的主要工作  18
    1.4.2 论文的内容安排  18-19
第二章非导磁金属材料对轴向磁悬浮轴承的影响  19-29
  2.1 轴向磁悬浮轴承系统结构及参数  19-22
    2.1.1 传统的轴向磁悬浮轴承模型  19-21
    2.1.2 结构改进后的轴向磁悬浮轴承模型  21-22
  2.2 非导磁金属材料对磁悬浮轴承磁路的影响  22-28
    2.2.1 磁路中非导磁金属材料的涡流分析  23-25
    2.2.2 非导磁金属材料对轴向磁悬浮轴承磁感应强度的影响  25-28
  2.3 本章小结  28-29
第三章轴向磁悬浮轴承系统的有限元分析  29-44
  3.1 轴向磁悬浮轴承磁场有限元分析  29-35
    3.1.1 磁场有限元分析简介  29-31
      3.1.1.1 有限元分析基本原理  29-30
      3.1.1.2 磁场有限元分析模块  30-31
    3.1.2 轴向磁悬浮轴承有限元模型  31-32
      3.1.2.1 基本假设  31
      3.1.2.2 物理模型  31-32
    3.1.3 轴向磁悬浮轴承有限元仿真  32-35
  3.2 传统的轴向磁悬浮轴承电磁场有限元分析  35-38
    3.2.1 传统的轴向磁悬浮轴承磁力线  35-36
    3.2.2 传统的轴向磁悬浮轴承磁感应强度云图  36-37
    3.2.3 传统的轴向磁悬浮轴承内的电流密度和推力盘受力  37-38
  3.3 含有非导磁金属材料的轴向磁悬浮轴承电磁场有限元分析  38-41
    3.3.1 含有非导磁金属材料的轴向磁悬浮轴承的磁力线  38-39
    3.3.2 含有非导磁金属材料的轴向磁悬浮轴承磁感应强度云图  39-40
    3.3.3 磁路中的非导磁金属材料对磁路影响分析  40-41
  3.4 仿真结果分析  41-44
第四章系统调试与实验验证  44-54
  4.1 轴向磁悬浮轴承系统实验台的确定  44-48
    4.1.1 轴向磁悬浮轴承结构参数  44-45
    4.1.2 含有支承环的轴向磁悬浮轴承的参数确定  45-46
      4.1.2.1 磁路和结构的参数计算  45-46
      4.1.2.2 磁路和结构的参数核算  46
    4.1.3 轴向磁悬浮轴承实验台  46-48
  4.2 实验准备工作  48-50
    4.2.1 实验系统的连接  48-49
    4.2.2 传感器的标定  49-50
  4.3 实验调试与结果  50-53
    4.3.1 轴向磁悬浮轴承内所加的支承环为非导磁非金属环  50-51
    4.3.2 轴向磁悬浮轴承内所加的支承环为非导磁金属环  51-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章总结与展望  54-56
  5.1 本文工作总结  54
  5.2 研究展望  54-56
参考文献  56-59
致谢  59-60
在学期间的研究成果及发表的学术论文  60

磁路中的非导磁金属材料对电磁铁性能的影响

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