基于直角三角形截面永磁体磁力模型的锥形永磁轴承磁力研究

摘要

为了解决飞轮储能系统中锥形永磁轴承没有一套便于计算磁力的数学解析模型问题,本文依据虚功原理法,在得到直角三角形永磁体磁力解析模型的基础上,通过组合直角三角形永磁体,在忽略磁环曲率的前提下得到了轴向磁化的锥形永磁轴承的磁力解析模型。其后,结合Halbach阵列,提出Halbach叠堆锥形永磁轴承,并建立其解析模型。本文对所有涉及到的永磁体和永磁轴承的数学解析模型应用有限元软件ANSYS仿真验证了其准确性,并给出了误差且分析了磁力与相关结构参数和相对位置之间的关系。解析计算和仿真分析结果表明:直角三角形永磁体解析模型可靠,误差满足工程设计要求。轴向磁化锥形永磁轴承轴向磁力随轴向偏移增大而减小、随着磁环厚度的增加而增大、随着磁环高度增大而增大、随磁环半径增大而增大;轴向磁化锥形永磁轴承径向磁力随径向偏移的增大而增大。Halbach叠堆锥形永磁轴承轴向磁力随轴向偏移增大而减小、随磁环半径增大而增大;Halbach叠堆锥形永磁轴承径向磁力随径向偏移的增大而增大。在相同的条件下, Halbach叠堆锥形永磁轴承磁力远大于轴向磁化锥形永磁轴承。

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1 绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3 ANSYS有限元仿真软件介绍

1.4本文的主要研究工作

1.5本章小结

2 直角三角形截面永磁体磁力解析模型

2.1单位长度的两长直细条永磁体之间的磁力

2.2纵向长度为L的两直角三角形截面永磁体磁力解析模型

2.3 ANSYS有限元仿真验证磁力模型，分析磁力与相关参数的关系

2.4本章小结

3 轴向磁化锥形永磁轴承的磁力解析模型

3.1平行四边形截面永磁体磁力解析模型

3.2轴向磁化锥形永磁轴承的磁力解析模型

3.3 ANSYS有限元仿真验证磁力模型，分析磁力与相关参数的关系

3.4本章小结

4 Halbach叠堆锥形永磁轴承磁力解析模型

4.1 Halbach叠堆的永磁体磁力解析模型

4.2 Halbach叠堆锥形永磁轴承的磁力解析模型

4.3 ANSYS有限元仿真验证磁力模型，分析磁力与相关参数的关系

4.4轴向磁化锥形永磁轴承与Halbach叠堆锥形永磁轴承磁力对比

4.5本章小结

5 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献