用于全自动平衡机的差动动磁铁型磁电速度传感器研究

论文摘要

动平衡是中小型电机转子生产和制造过程中必须解决的问题。随着全自动动平衡修正研究技术的发展,全自动平衡机成为高品质电机转子生产的必要设备。磁电式振动速度传感器用于测量转子的振动量,是全自动平衡机的关键部件,而全自动平衡机是全天候长周期的工作设备,因此要求传感器有很好的稳定性和可靠性。传统的动圈型磁电传感器由于其固有的结构缺陷,经常产生断线故障,严重影响了设备的日常使用。本文针对传统动圈型磁电传感器的缺点,研究了一种改进的差动动磁铁型磁电传感器。本文的主要工作在于：(1)差动动磁铁型磁电速度传感器结构设计提出了差动动磁铁型磁电速度传感器的结构,分析了其对于传统磁电传感器的结构优点；对传感器结构关键部件的弹簧片和永磁体作了介绍,分别描述了弹簧片的结构及永磁体的材料和性能等相关内容。(2)有限元软件分析鉴于较难给出弹簧刚度和永磁体空间磁场的解析解,本文利用了有限元软件ANSYS对传感器进行结构分析和磁场分析。建立了二维弹簧模型及永磁体二维磁场模型,给出了弹簧刚度计算结果和有限元磁通量算法及求解结果,研究了差动特性下的传感器性能指标。(3)传感器结构参数影响分析研究了传感器结构参数的变化对输出特性的影响,给出了一些提高传感器性能的优化设计方法。(4)实验验证将本文设计的传感器进行了实验验证,分别进行了标准传感器标定实验和实际装机不平衡量检测实验,给出了分析结果。结果表明本文研制的差动动磁铁型磁电传感器结构合理,输出特性好,结构参数可以灵活变化以满足工作要求,对全自动平衡机性能的提高有很大意义。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题意义
• 1.2 全自动平衡机处理对象及对传感器的要求
• 1.3 振动测量
• 1.3.1 振动测量目的
• 1.3.2 振动测量系统
• 1.3.3 振动传感器分类
• 1.3.4 典型振动传感器
• 1.3.5 传感器性能指标
• 1.4 全自动平衡机传感器
• 1.4.1 选用依据
• 1.4.2 相对式动圈型磁电传感器结构分析
• 1.5 永磁体磁场空间分布研究现状
• 1.6 小结
• 第2章 动磁铁型磁电速度传感器
• 2.1 工作原理
• 2.2 传感器结构
• 2.2.1 总体架构
• 2.2.2 结构优点
• 2.3 传感器关键部件
• 2.3.1 波形弹簧
• 2.3.2 永磁体
• 2.4 传感器测量电路及误差分析
• 2.5 小结
• 第3章 有限元分析
• 3.1 有限元软件ANSYS简介
• 3.1.1 有限元法产生背景及其特点
• 3.1.2 ANSYS基本特点
• 3.1.3 ANSYS求解步骤
• 3.1.4 ANSYS建模方法
• 3.2 波形弹簧刚度有限元分析
• 3.2.1 刚度求解模型
• 3.2.2 ANSYS求解及结果
• 3.3 磁场有限元分析
• 3.3.1 电磁场理论及ANSYS电磁场分析模块
• 3.3.2 磁通量计算模型
• 3.3.3 ANSYS求解及结果
• 3.4 结果分析
• 3.4.1 单层磁通量变化
• 3.4.2 传感器差动作用特性指标
• 3.5 小结
• 第4章 结构参数影响分析
• 4.1 线圈几何参数影响
• 4.1.1 层数不变每层匝数变化
• 4.1.2 每层匝数不变层数变化
• 4.1.3 匝数和层数共同变化
• 4.2 最大振动位移和中间隔厚度影响
• 4.2.4 最大振动位移变化
• 4.2.5 中间隔层厚度变化
• 4.2.6 最大振动位移和中间隔层厚度共同变化
• 4.3 结论
• 4.4 小结
• 第5章 实验验证
• 5.1 技术指标标定
• 5.2 装机实验
• 5.3 总结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录1:ANSYS磁场分析APDL命令流源程序
• 附录2: 本文研究的磁电速度传感器实物图
• 攻读硕士学位期间研究成果