不均匀磁化对永磁推力轴承及其转子系统性能影响的研究

论文摘要

永磁轴承由于结构简单、工作可靠、成本低等优点在工程中得以广泛应用。然而,组成永磁轴承磁环的不均匀磁化和软磁材料磁化对永磁轴承性能影响很大,分析研究这种影响对提高永磁轴承转子系统的旋转稳定性及整部机器的性能具有重要意义。本文在对构成永磁推力轴承磁环存在的不均匀磁化和软磁材料磁化进行分析和测试的基础上,根据等效磁荷理论,首次研究建立了不均匀磁化永磁推力轴承承载力的数学模型。根据该模型研究了环磁不均匀磁化和软磁材料磁化后对永磁推力轴承承载力和刚度的影响。在此基础上,建立了永磁推力轴承转子系统的动力学模型,分析了轴承磁环不均匀磁化对转子系统动态性能的影响。利用建造的永磁推力轴承性能试验台,对建立的永磁推力轴承承载力数学模型进行了检验。本文的理论与试验分析表明,永磁推力轴承磁隙小时,轴承承载能力高,但轴承的承载力和刚度波动也大,由此引起转子系统产生振动的幅值大;组成磁环磁块的多少和磁隙的大小影响转子系统共振转速的高低;不均匀磁化引起永磁推力轴承转子系统共振的转速有多阶,其中一阶共振对转子系统性能影响最大。本文的研究为设计高性能永磁推力轴承奠定了理论和试验基础。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 磁悬浮轴承的特点
• 1.3 磁悬浮轴承的国内外研究状况
• 1.3.1 磁悬浮轴承的发展
• 1.3.2 永磁轴承的研究现状
• 1.4 本文研究内容及意义
• 1.5 本章小结
• 第二章 永磁轴承结构及其磁化的不均匀性
• 2.1 永磁轴承的基本结构
• 2.1.1 永磁向心轴承
• 2.1.2 永磁推力轴承
• 2.2 永磁材料
• 2.2.1 永磁材料的发展
• 2.2.2 磁介质磁化的理论—等效磁荷观点
• 2.2.3 铁磁材料的磁化
• 2.3 永磁推力轴承磁环的不均匀磁化
• 2.3.1 永磁推力轴承磁环的组成
• 2.3.2 永磁环的不均匀磁化
• 2.3.3 软磁材料的磁化
• 2.4 本章小结
• 第三章 不均匀磁化永磁推力轴承承载力数学模型
• 3.1 永磁轴承力学模型概述
• 3.2 不均匀磁化永磁推力轴承承载力模型
• 3.2.1 磁的库仑定律
• 3.2.2 不均匀磁化永磁推力轴承承载力模型
• 3.3 永磁推力轴承承载力计算
• 3.3.1 磁力随相对转角的变化
• 3.3.2 磁力随磁隙的变化
• 3.4 不均匀磁化永磁推力轴承的刚度
• 3.4.1 不均匀磁化永磁推力轴承刚度的特点
• 3.4.2 永磁推力轴承刚度的分析计算
• 3.5 本章小结
• 第四章 永磁推力轴承性能测试
• 4.1 永磁推力轴承性能试验台
• 4.1.1 永磁推力轴承性能试验台结构原理
• 4.1.2 永磁推力轴承承载能力测试与分析
• 4.2 永磁推力轴承转子系统振动测试
• 4.2.1 测试系统的组成原理
• 4.2.2 转子系统轴向振动加速度测试
• 4.3 本章小结
• 第五章 不均匀磁化永磁推力轴承转子系统性能分析
• 5.1 建立永磁轴承转子系统的动力学模型
• 5.2 永磁推力轴承转子系统振动计算与分析
• 5.2.1 转子系统振动稳态响应及其共振转速
• 5.2.2 转子系统振动微分方程正确性验证
• 5.2.3 转子系统振动稳态响应分析及磁隙对响应幅值的
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 附录
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 摘 要
• Abstract
• 致 谢