文档介绍：大连交通大学
硕士学位论文
永磁型动力磁轴承结构优化设计及电磁场分析
姓名:刘婷
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:葛研军
20090611
摘要动力磁悬浮轴承虺贫Υ胖岢具有自驱动与自悬浮能力,可实现转子无接触旋转。由于永磁电机无需转矩绕组励磁电流,具有效率高、结构尺寸小、功率密度大等特点,因此将永磁电机应用于动力磁轴承可充分发挥永磁电机的上述优势,使动力磁轴承具有更加宽广的应用领域。本文采用邢拊7治鋈砑云洞懦》植肌⑿×Α⑹涑鲎>匚I杓颇标,对永磁型动力磁轴承进行了结构分析与优化设计。详细分析了永磁型动力磁轴承内的两种电磁力及其运行机理,推导出转矩数学模型及基于转子偏心情况下的悬浮力解析模型。对永磁型动力磁轴承进行了永磁材料选择和结构设计,推导出定子槽型设计公式及匝数计算公式。基于治隽擞来判投Υ胖岢斜砻嫱钩鍪接肽谥们邢蚴搅街执路结构的气隙磁密波形,根据所得出的分析结果,最终选定动力磁轴承的磁路结构为表面凸出式。运用杂来判投Υ胖岢薪辛耸堤褰#ü云淠诓康牡绱懦》治觯验证了永磁型动力磁轴承的悬浮原理。以径向悬浮力大小为评定依据,选择了两套绕组极数的最优配合。给出了永磁型动力磁轴承的样机参数,并以此进行分析,得出了单边磁拉力与转子偏心率关系、可控悬浮力与悬浮绕组电流关系,以及转子偏心情况下,径向悬浮力与悬浮绕组电流关系。以气隙磁密畸变率为最小、径向悬浮力为最大、悬浮绕组电流为最小与永磁材料用量为最少为设计目标,优化设计了永磁体厚度、宽度、定子轭部高度与气隙长度,得出表面凸出式永磁型动力磁轴承的最优结构尺寸。关键词:永磁型动力磁轴承;电磁场分析;结构优化摘要
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导师张茑搿学位论文作者张刹磅学位论文作者毕业后去向:长冶锄通名耳啦乡另确予参么司期:≯竹年∥月∥日期:渺昕谑拢缛大连交通大学学位论文版权使用授:权书本学位论文作者完全了解太鎏塞通杰堂有关保护知识产权及保本人授权太整銮通太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入留、使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属太董塞通太堂,本人保证毕业离校后,发表或使用论文工作成果时署名单位仍然为太整銮通太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档,允许论文被查中国科学技术信息研究所《中国学位论文全文数据库》等相关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论阅和借阅。文。C艿难宦畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑工作单位:邮编:电话:通讯地址:电子信箱:
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第一章绪论课题背景及意义随着科技发展和生产需要,对高速、超高速贤蛑潦蜃#大容量的电力驱动有了很大的需求,作为先进制造技术之一,其已在世界各国得到广泛研究与迅速发展,除了应用于高速机床主轴系统外,还可应用于其它任何旋转机械的支撑和驱动,如电机、泵、化工、飞轮储能及航空航天等领域。而实现旋转机械高速、超高速可靠运转的关键是支撑转子的轴承和驱动电机的性能。这就对支撑旋转机械的轴承提出了较高的要求。应用传统的机械轴承支撑转子,当转轴旋转时,轴承部位由于机械接触存在摩擦,摩擦将导致机械轴承磨损,降低其使用寿命,同时摩擦过程中还会产生大量热量,使部件发热,产生机械振动和噪声,导致系统工作效率下降,使用和维护成本上升。当旋转机械高速运转时机械轴承所带来的这些问题将更加严重,显然,传统的机械轴承支撑转子已不能满足高速、超高速运转要求。为了解决转子支撑问题,对其轴承的研制目前已先后经历了气浮、液浮轴承以及磁悬浮轴承技术。但这些轴承尚有诸多缺点,如气浮和液浮轴承需要配备专门的气压和液压系统,使得机械系统结构复杂、体积庞大耗能多、效率低,同时气压、液压系统的故障会使气浮、液浮轴承失效,从而导致旋转机械无法正常运行。磁悬浮轴承也称电磁轴承,是利用磁场力将转子悬浮于空中,实现转子无机械接触的一种新型高性能轴承。具有无接触、无摩擦磨损、转速高、无污染、无需润滑和工作寿命长等显著优点,但它在成功解决系统支撑问题的同时也显露了一些固有缺陷:寤螅涟烁咚傧碌大容量化和电机的微型化;胖岢斜旧碚加幸欢ǖ闹嵯蚩占洌虼