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山东大学学报 (工学版) ›› 2019, Vol. 49 ›› Issue (4): 86-92.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.498

• 机械与能动工程 • 上一篇    下一篇

磁悬浮旋翼驱动磁场对支承磁场的影响

王晓光1,2(),何壮1,李显富1,潘奥1   

  1. 1. 武汉理工大学机电工程学院,湖北 武汉 430070
    2. 湖北省磁悬浮轴承工程技术研究中心,湖北 武汉 430070
  • 收稿日期:2018-11-23 出版日期:2019-08-20 发布日期:2019-08-06
  • 作者简介:王晓光(1955—),男,河北肃宁人,教授,博士生导师,博士,主要研究方向为机械制造及其自动化、机电一体化、磁悬浮理论与应用. E-mail: xgwang55@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学青年基金资助项目(51205300)

Influence of magnetic suspension rotor driving magnetic field on supporting magnetic field

Xiaoguang WANG1,2(),Zhuang HE1,Xianfu LI1,Ao PAN1   

  1. 1. School of Mechanical and Electrical Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, Hubei, China
    2. Hubei Magnetic Suspension Engineering Technology Research Center, Wuhan 430070, Hubei, China
  • Received:2018-11-23 Online:2019-08-20 Published:2019-08-06
  • Supported by:
    国家自然科学青年基金资助项目(51205300)

摘要:

通过理论分析以及有限元仿真分析,研究磁悬浮旋翼盘式电机的驱动磁场、磁悬浮系统的支承磁场以及二者之间的相互影响,得到影响的主要因素L0。提出当关键临界尺寸L0=11.87 mm时,驱动磁场对支承磁场的影响处于临界状态使其不失稳。通过等效试验对临界尺寸进行了试验验证。根据临界尺寸L0提出磁悬浮旋翼的设计准则,和一套可行的磁悬浮旋翼设计方案。

关键词: 磁悬浮旋翼, 支承磁场, 驱动磁场, 有限元法, 临界尺寸

Abstract:

Based on theoretical analysis and finite element simulation analysis, the mutual influence between the driving magnetic field of rotor disk motor and the supporting magnetic field of the magnetic levitation system were studied, the main factor L0 was obtained. The critical dimension L0 value was 11.87 mm to keep the system steady with the influence of the driving magnetic field on the supporting magnetic field. And the critical dimension was tested by equivalent tests. According to the critical dimension L0, the design criteria of the magnetic suspension rotor and a feasible scheme of the magnetic suspension rotor were proposed.

Key words: magnetic levitation rotor, support magnetic field, drive magnetic field, finite element method, critical dimension

中图分类号: 

  • TH133.31

表1

盘式电机基本参数表"

参数数值
定子转子气隙δ/mm0.59
额定电枢电流IN/A13.47
轭部磁密Bj1/T0.69
磁极对数2
线圈匝数Nd268
额定转速ω/rpm6 000

图1

盘式电机转子永磁体分布图"

图2

盘式电机磁密理论分布图"

图3

盘式电机周向磁密仿真分布图"

图4

磁悬浮旋翼轴向支承结构原理图"

图5

单个轴向支承结构以及其等效磁路图"

表2

轴向磁悬浮支承基本参数"

参数数值
单边工作气隙x0/mm0.5
偏置磁感应强度B0/T0.6
计算最大承载力Fr /N134.8
最大电流Im /A3
磁极面积A/mm2100
线圈匝数Nc320

图6

盘式电机及磁悬浮系统位置关系"

图7

气隙处影响磁场Br有限元仿真图"

表3

不同间距L0下的Br"

L0/mm510152025
Br/T0.5350.3390.1450.0790.043

图8

Br-L0二次拟合曲线"

图9

试验装置原理图"

图10

原理性试验平台"

图11

L0=10 mm时悬浮轨迹图"

图12

L0=15 mm时悬浮轨迹图"

图13

L0=20 mm时悬浮轨迹图"

图14

磁悬浮转子轴向支承示意图"

图15

一种磁悬浮旋翼结构图"

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