永磁軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、永磁軸承具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)磨損等優(yōu)點(diǎn)，可以與機(jī)械軸承或電磁軸承結(jié)合構(gòu)成各種磁軸承系統(tǒng)，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。因此研究永磁軸承的力學(xué)性能以及其支承的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性具有十分重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。本文以軸向磁化的徑向永磁軸承為研究對(duì)象，以建立永磁軸承支承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)剛度矩陣為主要研究目標(biāo)，分析了結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)動(dòng)力學(xué)特性系數(shù)的影響規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上，研究了各剛度系數(shù)對(duì)軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速的影響，進(jìn)行了相應(yīng)的模態(tài)分析和不平衡響應(yīng)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(dǎo)出永磁軸承的力和剛度的表達(dá)式；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合永磁軸承結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和物理特性，建立了剛度矩陣。而且利用Matlab對(duì)理論公式進(jìn)行了程序編制。其次，通過(guò)對(duì)力和剛度表達(dá)式的無(wú)量綱化處理，研究了永磁軸承尺寸參數(shù)對(duì)其性能的影響，并進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化，提出了該類永磁軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)算結(jié)果并與理論表達(dá)式得

3、到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明：建立的理論公式與仿真結(jié)果能夠很好地吻合。再者，在上述理論分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)永磁軸承支承轉(zhuǎn)子裝置。最后，本文建立了永磁軸承-剛性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，計(jì)算得到不同氣隙和不同永磁軸承數(shù)目情況下的轉(zhuǎn)子固有頻率，分析了剛度系數(shù)對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的影響規(guī)律，另外還進(jìn)行了模態(tài)分析和不平衡響應(yīng)分析。所有這些成果為下一步實(shí)驗(yàn)研究打下基礎(chǔ)。 本文提出了用于永磁軸承性能計(jì)算的通用程序，分析結(jié)果為永磁軸承的設(shè)計(jì)提供了很多