轴向磁悬浮轴承的研究

论文摘要

本文主要针对轴向磁悬浮轴承设计与研究中涉及到的电磁场问题与结构问题进行了深入的分析与研究。本文首先运用有限元分析方法和ANSYS仿真软件对轴向磁悬浮轴承漏磁效应以及电磁力大小进行理论分析和试验研究,总结了轴向磁悬浮轴承电磁场分布的基本规律;同时应用力学原理和ANSYS软件分别对轴向磁悬浮轴承推力盘的变形与刚度进行了理论计算和有限元仿真,分析了推力盘刚度与变形的关系。然后在有限元分析的基础上,推导了轴向磁悬浮轴承的结构设计方法,阐述了参数的选用原则,并设计、加工了一套轴向磁悬浮轴承机械系统,包括静态悬浮实验台和推力盘变形量检测实验台。最后,实现了轴向磁悬浮轴承的静态稳定悬浮,并测量了推力盘的变形量,完成了对推力盘刚度影响的研究。本论文的完成首先方便了轴向磁悬浮轴承系统的结构设计,缩短了设计制造周期,提高了工作效率;其次在磁悬浮轴承设计时,为推力盘刚度的选择和校核提供了依据,具有借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 磁悬浮轴承简介
• 1.1.1 磁悬浮轴承工作原理
• 1.1.2 磁悬浮轴承的特点
• 1.2 国内外磁悬浮轴承的发展概况
• 1.2.1 国外的发展水平
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.3 磁悬浮轴承研究的目的和意义
• 1.3.1 磁悬浮轴承研究的内容
• 1.3.2 磁悬浮轴承研究的发展趋势
• 1.4 论文工作与内容安排
• 1.4.1 课题的提出
• 1.4.2 论文的主要工作
• 1.4.3 论文内容安排
• 第二章 轴向磁悬浮轴承电磁场分析
• 2.1 磁悬浮轴承电磁场的有限元分析方法
• 2.1.1 有限元分析软件 ANSYS 简介
• 2.1.2 ANSYS 在磁悬浮轴承电磁场分析中的应用
• 2.2 轴向磁悬浮轴承漏磁效应分析
• 2.2.1 轴向磁悬浮轴承模型
• 2.2.2 电磁场的有限元仿真
• 2.2.3 电磁力及漏磁计算
• 2.2.4 漏磁效应实验
• 2.2.5 漏磁效应分析
• 2.3 不同结构的轴向磁悬浮轴承电磁分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 轴向磁悬浮轴承推力盘刚度的影响分析
• 3.1 推力盘刚度影响研究的意义
• 3.1.1 推力盘刚度影响研究的必要性
• 3.1.2 推力盘的结构形式
• 3.1.3 推力盘的刚度定义
• 3.2 推力盘变形的理论计算
• 3.2.1 推力盘变形的力学模型
• 3.2.2 推力盘变形量的计算
• 3.3 推力盘变形的有限元分析
• 3.3.1 ANSYS 在磁悬浮轴承结构分析中的应用
• 3.3.2 推力盘变形的有限元仿真
• 3.3.3 推力盘变形的仿真结果
• 3.4 推力盘变形与刚度影响分析
• 3.4.1 变形量计算与仿真的结果比较
• 3.4.2 推力盘刚度影响分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统设计、调试与实验结果
• 4.1 轴向磁悬浮轴承系统实验台设计
• 4.1.1 轴向磁悬浮轴承的结构设计
• 4.1.2 轴向磁悬浮轴承的参数确定
• 4.1.3 轴向磁悬浮轴承悬浮实验台
• 4.1.4 推力盘变形量检测实验台
• 4.2 实验准备工作
• 4.2.1 热处理
• 4.2.2 实验系统的连接
• 4.2.3 传感器标定
• 4.3 实验调试与结果
• 4.3.1 静态悬浮试验
• 4.3.2 推力盘刚度与变形实验
• 4.3.3 实验结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文的主要结论
• 5.2 进一步的工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 附录