本文關(guān)鍵詞：600Wh飛輪儲能系統(tǒng)的電磁軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 主動電磁軸承 結(jié)構(gòu)設(shè)計 電磁場有限元分析 儲能飛輪

【摘要】：電磁軸承是一種新型、高性能軸承，其特點是轉(zhuǎn)軸與電磁軸承之間不存在直接接觸、無摩擦損耗、不需潤滑，對環(huán)境無油污染，為高速大承載飛輪儲能系統(tǒng)的研究提供了技術(shù)支持。本論文以600Wh飛輪儲能系統(tǒng)試驗樣機(jī)為應(yīng)用背景，根據(jù)樣機(jī)性能技術(shù)指標(biāo)，結(jié)合樣機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的支撐布局、軸系結(jié)構(gòu)，開展了徑向、軸向電磁軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化研究。 首先，對600Wh飛輪儲能系統(tǒng)樣機(jī)支撐系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計，根據(jù)飛輪轉(zhuǎn)子軸系的結(jié)構(gòu)特點，展開了支承系統(tǒng)總體布局的研究，并進(jìn)行了輔助支撐系統(tǒng)的設(shè)計。基于磁路法建立了電磁軸承電磁力數(shù)學(xué)模型，依據(jù)數(shù)學(xué)模型分析研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制參數(shù)對電磁力產(chǎn)生的影響方式及規(guī)律。依據(jù)樣機(jī)系統(tǒng)性能對支撐系統(tǒng)提出的運行參數(shù)指標(biāo)和結(jié)構(gòu)布置等約束條件，展開了徑向、軸向電磁軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定了電磁軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)。同時，對初始設(shè)計方案中的相關(guān)裝配及制造工藝對電磁軸承的性能影響因素進(jìn)行了分析，并提出了解決方案。 其次，本文通過ANSYS電磁場有限元分析模塊，結(jié)合電磁軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)和電流控制參數(shù)，建立了徑向電磁軸承有限元模型。并模擬分析了不同電流加載控制模式對徑向電磁軸承內(nèi)部的磁場分布、磁場耦合的影響機(jī)理；加工工藝孔對徑向電磁磁軸承內(nèi)部磁場耦合影響規(guī)律。磁場分布和磁耦合可以反映磁力的變化規(guī)律。建立了不同氣隙比的軸向電磁軸承模型，得到了軸向電磁軸承內(nèi)部磁場分布；分析了不同氣隙比參數(shù)下，軸向電磁軸承的漏磁現(xiàn)象和漏磁程度，揭示了漏磁導(dǎo)致軸向電磁軸承的徑向和軸向電磁力形成力耦合現(xiàn)象，尋找了較為合適的氣隙比結(jié)構(gòu)參數(shù)，，以減輕漏磁引起的力耦合。 最后，基于矩形磁極形式，結(jié)合有限元分析手段，以提高電磁軸承承載能力，降低功耗、損耗為目的，對幾種磁極結(jié)構(gòu)的承載性能、邊緣效應(yīng)進(jìn)行了比較，對各項數(shù)據(jù)和制造工藝難易程度進(jìn)行對比分析，得到了承載性能較優(yōu)的磁極結(jié)構(gòu)。并針對線圈槽形狀突變處易出現(xiàn)磁飽現(xiàn)象進(jìn)行了分析，提出磁極槽型優(yōu)化的解決方案，使材料磁路得到充分利用。
【關(guān)鍵詞】：主動電磁軸承 結(jié)構(gòu)設(shè)計 電磁場有限元分析 儲能飛輪
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH133.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 論文的研究背景與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和主要應(yīng)用領(lǐng)域12-16
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.2 電磁軸承技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域16
• 1.3 磁懸浮軸承的分類和發(fā)展趨勢16-19
• 1.3.1 磁懸浮軸承的種類16-17
• 1.3.2 主動磁軸承的特點17-18
• 1.3.3 電磁軸承技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展趨勢18
• 1.3.4 電磁軸承結(jié)構(gòu)的有限元分析應(yīng)用18-19
• 1.4 課題來源與本文主要研究內(nèi)容19-22
• 1.4.1 課題來源19-20
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 600Wh 儲能飛輪樣機(jī)電磁懸浮支承系統(tǒng)方案設(shè)計22-32
• 2.1 600Wh 儲能飛輪磁懸浮支撐系統(tǒng)布局方式的確定22-23
• 2.2 機(jī)械保護(hù)軸承的選擇與壽命校核23-25
• 2.3 電磁軸承的基本組成部分和控制原理25-31
• 2.3.1 電磁軸承電磁力數(shù)學(xué)模型25-27
• 2.3.2 電磁軸承的基本組成部分27-28
• 2.3.3 電磁軸承的差動控制28-29
• 2.3.4 描述電磁軸承性能的主要技術(shù)指標(biāo)29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 徑向電磁軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計與研制32-48
• 3.1 徑向電磁軸承相關(guān)技術(shù)指標(biāo)32-33
• 3.2 徑向電磁軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計與研制33-44
• 3.2.1 徑向電磁軸承的兩種典型結(jié)構(gòu)形式33-35
• 3.2.2 徑向磁軸承磁極個數(shù)確定35-36
• 3.2.3 八磁極徑向電磁軸承的電磁力數(shù)學(xué)模型36-37
• 3.2.4 徑向電磁軸承轉(zhuǎn)子設(shè)計37-38
• 3.2.5 徑向電磁軸承定子設(shè)計38-41
• 3.2.6 600Wh 樣機(jī)徑向電磁軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)確定41-44
• 3.3 軸承磁極線圈繞制模具設(shè)計44-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第4章 軸向電磁軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計與研制48-55
• 4.1 軸向電磁軸承相關(guān)技術(shù)指標(biāo)48-49
• 4.2 軸向電磁軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計49-53
• 4.2.1 啟浮問題的討論49
• 4.2.2 軸向電磁軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計49-51
• 4.2.3 600Wh 樣機(jī)徑向電磁軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)確定51-53
• 4.3 電磁軸承實驗測試平臺53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第5章 磁軸承電磁特性的有限元分析55-67
• 5.1 徑向磁軸承電磁特性的有限元分析55-60
• 5.1.1 徑向軸承磁極間耦合現(xiàn)象55-58
• 5.1.2 徑向軸承工藝孔對磁場耦合的影響分析58-60
• 5.2 軸向磁軸承電磁特性的有限元分析60-66
• 5.2.1 軸向電磁軸承有限元建模60
• 5.2.2 等磁極寬度、等磁極面積的軸向軸承的性能對比分析60-63
• 5.2.3 間隙對軸向承載能力的影響分析63-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 第6章 電磁軸承磁極結(jié)構(gòu)與槽型設(shè)計優(yōu)化67-76
• 6.1 磁極形狀設(shè)計與優(yōu)化67-72
• 6.1.1 磁極結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化69-71
• 6.1.2 四種極形性能比較與分析71-72
• 6.2 槽型結(jié)構(gòu)優(yōu)化72-74
• 6.3 電磁軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化原則74-75
• 6.4 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論76-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 致謝84

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王彤宇;電磁軸承系統(tǒng)剛度與阻尼特性的研究[J];長春理工大學(xué)學(xué)報;2004年03期

2 龍志強(qiáng),王水泉,楊泉林;徑向磁軸承電磁參數(shù)的計算[J];磁性材料及器件;2000年05期

3 王樝;王軍;王甌;;電磁懸浮軸承的發(fā)展及在鼓風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用前景[J];風(fēng)機(jī)技術(shù);2008年02期

4 王懷穎,何欽象;有限元在電磁軸承研究中的應(yīng)用原理[J];機(jī)床與液壓;2002年03期

5 湯雙清;胡歡;;磁懸浮軸承的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J];機(jī)床與液壓;2009年12期

6 陳湘舜;曾虎彪;;飛輪儲能用磁力軸承的發(fā)展研究[J];機(jī)床與液壓;2011年08期

7 錢坤喜;許自豪;王顥;王芳群;;新型永磁懸浮軸承在透平機(jī)及心臟泵中的應(yīng)用[J];江蘇大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年06期

8 賈東方;李文鵬;汪希平;田豐;錢婧;;一種徑向永磁軸承設(shè)計與研究[J];機(jī)械設(shè)計與研究;2010年02期

9 劉淑琴,江大川,虞烈,王世琥;電磁徑向軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計研究[J];機(jī)械設(shè)計與研究;1998年01期

10 景敏卿,劉祖軍,虞烈;電磁軸承數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2002年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王大朋;高速電機(jī)磁軸承控制與監(jiān)測技術(shù)研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2012年

本文編號：635026