永磁軸承—轉子系統(tǒng)動力學研究.pdf

1、永磁軸承具有成本低、結構簡單、無磨損等優(yōu)點，可以與機械軸承或電磁軸承結合構成各種磁軸承系統(tǒng)，具有十分廣闊的應用前景。因此研究永磁軸承的力學性能以及其支承的轉子系統(tǒng)的動力學特性具有十分重要的學術價值。本文以軸向磁化的徑向永磁軸承為研究對象，以建立永磁軸承支承轉子系統(tǒng)動力學剛度矩陣為主要研究目標，分析了結構尺寸對動力學特性系數(shù)的影響規(guī)律，并在此基礎上，研究了各剛度系數(shù)對軸承-轉子系統(tǒng)臨界轉速的影響，進行了相應的模態(tài)分析和不平衡響應分析。

2、 首先，本文從安培磁力定律出發(fā)，建立永磁軸承等效電流模型，推導出永磁軸承的力和剛度的表達式；在此基礎上，結合永磁軸承結構特點和物理特性，建立了剛度矩陣。而且利用Matlab對理論公式進行了程序編制。其次，通過對力和剛度表達式的無量綱化處理，研究了永磁軸承尺寸參數(shù)對其性能的影響，并進行了相應的優(yōu)化，提出了該類永磁軸承的結構設計步驟和優(yōu)化方法。再次，利用有限元軟件Ansys建立2D、3D模型，得到永磁軸承軸向力的計算結果并與理論表達式得

3、到的數(shù)據(jù)進行了對比。結果表明：建立的理論公式與仿真結果能夠很好地吻合。再者，在上述理論分析的基礎上，設計制造了一臺永磁軸承支承轉子裝置。最后，本文建立了永磁軸承-剛性轉子系統(tǒng)動力學模型，計算得到不同氣隙和不同永磁軸承數(shù)目情況下的轉子固有頻率，分析了剛度系數(shù)對臨界轉速的影響規(guī)律，另外還進行了模態(tài)分析和不平衡響應分析。所有這些成果為下一步實驗研究打下基礎。 本文提出了用于永磁軸承性能計算的通用程序，分析結果為永磁軸承的設計提供了很多