三自由度永磁电励磁组合偏置磁轴承研究

介绍了三自由度交流混合磁轴承的结构示意图和工作原理。通过对其永磁体产生的偏置磁场的利用率以及径向悬浮力大小的分析,提出了永磁体与直流电组合偏置的方法。利用等效磁路法对组合偏置磁轴承进行了磁路分析并建立了悬浮力数学模型,并对组合偏置磁轴承进行了有限元分析,理论计算与仿真得出三自由度组合偏置磁轴承消除了悬浮力上限,减小了磁轴承的体积,更有利于磁轴承在高速电主轴、高速飞轮储能等系统中的应用。     

永磁偏置径向磁轴承的原理分析与参数设计

为克服现有永磁偏置径向磁轴承的缺陷,研究了一种磁悬浮高速电动机用永磁偏置径向磁轴承,利用等效磁路法分析其结构及工作原理,得出了径向悬浮力的数学模型,并对数学模型进行了线性化处理,得出了其径向力-位移系数和力-电流系数。给出了磁极面积、控制绕组、定转子结构等主要参数的设计方法,并制作了实验样机,对样机进行了三维有限元仿真分析和动静态悬浮实验。理论研究和实验结果表明,该型磁轴承转子磁滞损耗小,结构紧凑,控制简单,悬浮性能良好,给出的参数设计方法合理。     

永磁偏置径向磁轴承拓扑研究及其进展

永磁偏置径向磁轴承能够实现转子的径向两自由度悬浮,是应用最为广泛的永磁偏置磁轴承。对永磁偏置径向磁轴承的研究现状进行了详细阐述,将径向磁轴承分为同极性和异极性两类分别研究,分析其结构及工作原理,进行类比,并指出其应用场合。对其拓扑的未来发展进行了展望,结合应用场合提出了多种结构形式的永磁偏置径向磁轴承,低功耗、结构简单、加工安装方便、控制性能优越的磁轴承仍将是重点研究领域。     

短转子永磁偏置轴向径向磁轴承耦合特性分析

永磁偏置轴向径向磁轴承能够实现转子的三自由度悬浮,结构紧凑、功耗低,但3个自由度之间易耦合。对一种短转子永磁偏置轴向径向磁轴承进行了研究,它的轴向定子位于径向定子之上,为短转子结构。根据二维仿真结果进行等效磁路分析,对径向控制磁路进行解耦分析,设计径向力为400 N的磁轴承进行三维有限元仿真分。并通过三维网格图对轴向径向悬浮力进行耦合分析。研究结果表明,在平衡位置附近,轴向径向间彼此解耦,悬浮性能优良。     

永磁偏置异极性径向磁轴承性能分析与参数优化

对一种异极性径向磁轴承进行了研究,该型磁轴承由于永磁磁极未有主动控制,导致位移副刚度增大,降低了磁轴承的悬浮性能。对参数进行比较分析,根据比较结果优化设计轴承参数,降低永磁磁极对悬浮性能的影响。设计了径向悬浮力400 N的原理样机,进行了二维仿真分析,结果表明,性能分析正确,参数优化合理,磁轴承悬浮性能优良。     

径向两自由度永磁偏置磁轴承的研究

设计了一种新型径向两自由度永磁偏置混合磁轴承结构,介绍了这种轴承的结构特点和工作原理,对其磁场形态进行了分析,得出这种轴承的磁路不存在耦合的结论。并简单介绍了这种轴承的参数设计,在此基础上建立了完整的永磁偏置磁轴承系统,并进行了稳定的静态悬浮实验,由实验数据得出这种磁悬浮轴承可以显著降低功率损耗的结论。     

永磁偏置径向-轴向磁悬浮轴承工作原理和参数设计

介绍了永磁偏置径向－轴向磁悬浮轴承结构示意图及悬浮力产生的机理，用等效磁路法对永磁和励磁混合磁轴承的磁路进行了计算，得出了最大承载力的条件和数学表达式，给出了参数设计和计算方法，最后给出了一个设计例子，并用有限元进行了仿真验算。理论研究和仿真分析表明：永磁和励磁径向－轴向磁轴承结构合理紧凑、占据轴向长度小、效率高。在磁悬浮电机、高速飞轮储能等系统中具有广阔的应用前景。     

新型组合永磁偏置磁轴承磁路模型建立及优化设计

径向-轴向组合永磁偏置磁轴承具有结构紧凑、损耗低的优点,本文给出了一种新型结构混合型径向-轴向磁悬浮轴承的原理结构,首先建立了其等效磁路模型,基于等效磁路模型推导了该磁轴承的悬浮力解析表达式及其所特有的补偿线圈的补偿原理和补偿方法。然后采用电磁场的有限元方法验证了该等效磁路模型及有关补偿计算的正确性。最后为了改善磁轴承的性能并更好地满足工程需求要求,基于等效磁路模型,采用多目标粒子种群算法对该轴承进行了优化设计研究,通过优化设计模型与初始模型的对比研究,验证了优化的有效性。     

一种新型异极径向混合磁轴承参数设计及性能分析

为了提高现有的径向混合磁轴承在单位体积内产生的悬浮力大小以及降低磁轴承制造成本,设计了一种新型异极径向混合磁轴承。与现有磁轴承相比,该磁轴承具有结构紧凑、体积小、单位承载力大和功耗低等特点。首先分析了该磁轴承工作原理,并运用经典的等效磁路法建立了数学模型。据此数学模型分析了该磁轴承的最大承载力,同时给出了磁轴承参数设计方法。然后采用有限元仿真分析的方法和稳定悬浮及扰动试验对该磁轴承的相关参数和性能进行了分析及试验验证。仿真和试验结果表明:该新型径向混合磁轴承可产生的悬浮力大,悬浮力与电流以及转子位移的线性程度高,可达到设计要求。     

一种新型结构的永磁偏置径向磁轴承

提出了一种新型永磁偏置径向磁轴承结构,通过第二气隙形成电磁磁路,与现有Heteropolar结构的磁轴承相比,定子磁极个数由8个减少为4个,可使转子高速旋转时的涡流损耗降低3倍,利用等效磁路法以及有限元法对该永磁偏置径向磁轴承进行分析,得出了最大承载力、电流刚度以及位移刚度的数学表达式,给出了主要参数的设计与计算方法.理论研究和仿真分析表明,所提出的新型径向磁轴承结构通过合理设计第二气隙的大小,可使永磁体产生的位移刚度减小,特别适用于磁悬浮反作用飞轮,以减小对飞轮的扰动,同时减小了飞轮的最大起动力矩,大大提高了飞轮的控制精度,在无轴承电动机、其他飞轮系统等场合具有广阔的应用前景.     

飞轮储能装置用轴向磁轴承及其低功耗策略

针对垂直放置的飞轮储能装置中磁轴承的低功耗要求,研究一种新型结构的永磁偏置轴向磁轴承,分析其结构和工作原理;采用等效磁路法推导出该型磁轴承的承载力、力/位移系数及力/电流系数的数学表达式;给出主要参数的设计方法,并设计原理样机,利用有限元软件对设计结果进行三维仿真分析.在此基础上,研究轴向气隙不对称的低功耗悬浮策略,理...     

基于三维磁场仿真分析的含永磁继电器等效磁路模型的建立

具有非线性B-H特性曲线永磁体的等效是影响含永磁继电器等效磁路计算准确度的重要因素之一.首先通过有限元软件对永磁进行三维磁场仿真分析,获得永磁各截面磁感应强度分布曲线,根据曲线特点对永磁进行分段等效,给出各段永磁等效磁动势的求解方法.在此基础上,针对某型号含永磁继电器磁系统的具体结构,建立其等效磁路模型,计算继电器的吸...     

电磁耦合无级变速系统磁路等效方法

运用经典的磁通管方法建立了电磁耦合无级变速系统的等效磁路网路图物理模型,并推导了基于该模型的数学模型。利用该数学模型,定性分析了内外气隙的磁场耦合特性。通过有限元法对电磁耦合无级变速系统的内外气隙磁场的仿真分析证明了该磁路等效模型的正确性,为电磁耦合无级变速系统的进一步研究提供了理论基础和参考依据。     

考虑定子外壳漏磁的同极式永磁偏置径向磁轴承磁路模型

同极式永磁偏置径向磁轴承的永磁偏置磁场在定子外壳内形成较大漏磁,而且外壳的有效面积相对工作气隙较大,即使在铁心与外壳间加入隔磁层的情况下,漏磁仍不可忽略,必须进行准确计算。首先直接求解拉普拉斯方程获得隔磁层内的磁场分布,并结合保角变换计算漏磁区域的端部效应,然后求解工作气隙的永磁偏置磁场和电励磁控制磁场,最后建立完整磁路模型和电磁力解析模型。三维有限元仿真结果表明,所建立的磁路模型能准确计算磁轴承工作范围的电磁参数。依据飞轮储能系统的总体需求,设计了径向磁轴承系统,实验结果验证了所建立解析模型和有限元模型的准确性。     

双斜槽转子感应电机的快速场路耦合分析

为克服双斜槽感应电机轴向拓扑仿真时需采用低效率高精度的三维有限元仿真的问题,针对错开双斜槽转子感应电机(DSRIM)提出一种等效电路,然后基于多层有限元模型建立DSRIM的轴向分层等效电路。在等效电路与磁场耦合分析的基础上,运用分布磁路法求出气隙磁场分布与稳态性能指标。与试验结果进行对比,对比结果显示该方法的计算结果具有指导意义。     

基于磁路法分析双继电器内部结构之间的电磁干扰

针对双继电器功能模块的3种典型结构,分别建立等效磁路模型.通过对BH曲线的分段处理,定量计算了双继电器之间的电磁干扰力矩.采用三维有限元方法进行仿真计算,得到的结果同理论计算具有很好的一致性,表明所建磁路模型的正确性.该分析对于双继电器功能模块的设计具有一定的借鉴意义.     

基于磁网络模型方波永磁电机气隙磁场的研究

对于方波无刷直流电动机来说,如何保证电机低速运行时转速的平稳是调速电机运行的难点之一,反映在设计上乃是如何有效地设计气隙磁场波形,减小定位转矩。文章针对面向气隙磁极结构的永磁电机,根据磁通管原理形成了永磁电机的等效磁网络,把细分的思想应用于永磁体模拟,建立了永磁体较为精确的网络模型,对影响方波无刷直流电动机气隙磁场及定位转矩的几个参数进行了深入探讨及磁场计算,为永磁电机的设计及动态性能仿真提供了一种有效的分析方法。     

低压断路器瞬时脱扣器的等效磁路研究

以塑壳式断路器用电磁铁为研究对象，在磁场计算的基础上，推导出更精确的气隙磁导和漏磁导公式。新的等效磁路计算的电磁铁特性，经实验验证具有很高的精度。本文建立的电磁铁等效磁路除了保持传统磁路方法的优点外，还能达到很高的计算精度。