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大气隙混合磁力轴承磁场分布规律研究

简宝寅  
【摘要】:永磁偏置混合磁力轴承是目前磁力轴承研究中一个重要的研究方向。永磁偏置磁轴承系统与纯电磁轴承系统相比较,降低了电磁线圈中的工作电流,从而减小了电控系统中的功率放大器及散热片的体积,磁轴承的功率损耗大大降低。因此,混合磁力轴承有着较好的应用前景。随着磁力轴承应用领域的逐渐扩大,其应用场合及限制条件也越来越苛刻,尤其是在大型风电装备中,动辄几米甚至十几米的风机主轴,一毫米以下气隙长度的磁力轴承无法得到应用。因此,针对大气隙混合磁力轴承的研究是很有必要的。 本文研究的对象是大气隙混合磁力轴承,主要方法是从磁力轴承的基本理论出发,从结构设计、有限元分析、实验装置的设计分析等方面进行研究,主要工作内容如下: 首先,提出了一种永磁偏置混合磁力轴承结构,详细介绍其工作原理,建立了该轴承的数学模型和控制模型。在此基础上给出了磁力轴承参数的确定方法。然后,将基于变分思想的电磁场有限单元法应用于磁力轴承的磁场分析,得到磁力轴承在各个工作状态下的磁场分布。利用有限元分析软件ANSYS对不同状态下磁力轴承磁场形态进行仿真,得到磁场分布状况。其次,设计了用于混合磁力轴承静态悬浮实验的径向磁力轴承,并设计了大气隙混合磁力轴承的实验装置。最后,对整个研究工作进行总结与展望。


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