發(fā)布時(shí)間：2017-10-17 00:28

  本文關(guān)鍵詞：永磁體間的磁力和磁力矩研究

  更多相關(guān)文章： 等效磁荷理論 庫倫定律 磁力 磁力矩 磁力機(jī)械

【摘要】：磁力機(jī)械利用磁場作用力進(jìn)行工作,具有無接觸傳遞動(dòng)力的特點(diǎn),可以應(yīng)用于機(jī)械、航天、化工和醫(yī)藥等領(lǐng)域。近些年來,隨著高性能稀土永磁材料磁能積的不斷提高,為改善磁力機(jī)械的工作性能和擴(kuò)大磁力機(jī)械的應(yīng)用領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。工程上主要采用等效磁路法計(jì)算永磁磁場,而理論分析上常用數(shù)值計(jì)算方法。等效磁路法的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備簡單,計(jì)算量小,缺點(diǎn)是對(duì)氣隙磁場的計(jì)算不準(zhǔn)確。數(shù)值計(jì)算方法的結(jié)果準(zhǔn)確,但求解程序復(fù)雜,計(jì)算耗時(shí)。因此,本文針對(duì)磁力機(jī)械中常用的立方形和環(huán)形(包括扇形和圓柱形)永磁體,利用等效磁荷理論和庫倫定律研究磁力和磁力矩的計(jì)算方法,并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)磁力和磁力矩計(jì)算模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。本文主要做了以下工作:1.根據(jù)等效磁荷理論,利用磁能量法研究了兩立方形磁體間磁力和磁力矩的計(jì)算方法,考慮到實(shí)際磁體形狀、尺寸和機(jī)械結(jié)構(gòu)存在的誤差,針對(duì)兩磁體平行放置和相互傾斜放置,分析確定了磁力和磁力矩的計(jì)算模型,在此基礎(chǔ)上,研究了兩磁體間磁化方向配置對(duì)磁力和磁力矩計(jì)算的影響。2.根據(jù)等效磁荷理論,利用磁庫倫定律研究了一個(gè)磁環(huán)位于另一個(gè)磁環(huán)內(nèi)部時(shí),磁力和磁力矩的計(jì)算方法,針對(duì)兩磁環(huán)同軸、偏心和相互傾斜,分別建立了磁力和磁力矩的計(jì)算模型。通過對(duì)兩同軸磁環(huán)間軸向磁力的測量,驗(yàn)證了磁力計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。3.依據(jù)驗(yàn)證的計(jì)算模型,分析了兩磁環(huán)空間姿態(tài)參數(shù)、磁體幾何尺寸和磁場氣隙對(duì)磁力和磁力矩計(jì)算的影響,取得的結(jié)果對(duì)磁體尺寸公差、磁路結(jié)構(gòu)和形位公差所引起的磁力和磁力矩變化具有數(shù)值預(yù)測作用。4.針對(duì)一個(gè)磁環(huán)位于另一磁環(huán)外部,并且兩磁環(huán)軸線相互垂直的情況,研究建立了磁力和磁力矩的計(jì)算模型,并進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和分析。5.利用兩個(gè)同軸配置的稀土永磁材料(Nd-Fe-B)制成的磁環(huán),設(shè)計(jì)制作了一個(gè)直線往復(fù)式磁力泵實(shí)驗(yàn)臺(tái),通過對(duì)磁環(huán)間軸向力和軸向位移的動(dòng)態(tài)測量,分析了兩同軸磁環(huán)間往復(fù)傳遞軸向力的性能,并對(duì)磁力計(jì)算模型確定的軸向磁力與動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)測得的軸向磁力進(jìn)行了對(duì)比分析。本文工作的創(chuàng)新點(diǎn):1.根據(jù)等效磁荷理論和庫倫定律,建立了兩磁環(huán)間磁力和磁力矩計(jì)算的通用模型。通過編程,該模型的計(jì)算參數(shù)設(shè)置與修改方便,適于磁場的分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算。2.通過對(duì)永磁體尺寸和相互間位置參數(shù)的設(shè)置,建立的兩磁環(huán)間磁力和磁力矩計(jì)算模型可以擴(kuò)展為兩圓柱形磁體間、或磁環(huán)與圓柱形磁體間的磁力和磁力矩計(jì)算模型。3.本文研究處于任意相對(duì)位置和姿態(tài)的兩磁環(huán)間磁力和磁力矩的方法,同樣適用于立方形磁體之間磁力和磁力矩的計(jì)算。
【關(guān)鍵詞】：等效磁荷理論 庫倫定律 磁力 磁力矩 磁力機(jī)械
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM273
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 課題研究的意義13
• 1.2 磁性材料13-16
• 1.2.1 材料的磁性14
• 1.2.2 軟磁材料與永磁材料14
• 1.2.3 稀土永磁材料14-16
• 1.3 磁力機(jī)械16-17
• 1.4 磁力機(jī)械研究進(jìn)展17-21
• 1.5 本文研究內(nèi)容21-23
• 第2章 穩(wěn)恒磁場的計(jì)算理論與方法23-31
• 2.1 穩(wěn)恒磁場的計(jì)算理論23-25
• 2.2 穩(wěn)恒磁場的計(jì)算方法25-29
• 2.3 本章小結(jié)29-31
• 第3章 兩立方形磁體之間的磁力和磁力矩31-45
• 3.1 平行放置、磁化方向相同時(shí)的磁力和磁力矩31-35
• 3.1.1 平行放置、磁化方向相同時(shí)的磁力31-33
• 3.1.2 平行放置、磁化方向相同時(shí)的磁力矩33-35
• 3.2 平行放置、磁化方向相互垂直時(shí)的磁力和磁力矩35-39
• 3.2.1 平行放置、磁化方向相互垂直時(shí)的磁力35-36
• 3.2.2 平行放置、磁化方向相互垂直時(shí)的磁力矩36-39
• 3.3 相互傾斜時(shí)兩立方形磁體之間的磁力和磁力矩39-44
• 3.3.1 相互傾斜、常規(guī)磁化時(shí)的磁力和磁力矩40-42
• 3.3.2 相互傾斜、非常規(guī)磁化時(shí)的磁力和磁力矩42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 同軸或偏心時(shí)兩個(gè)磁環(huán)之間的磁力和磁力矩45-61
• 4.1 用等效磁荷法計(jì)算兩環(huán)形磁極之間磁力的理論基礎(chǔ)45-47
• 4.2 同軸時(shí)兩磁環(huán)之間的磁力和磁力矩47-50
• 4.2.1 同軸時(shí)兩磁環(huán)之間的磁力47-50
• 4.2.2 同軸時(shí)兩磁環(huán)之間的磁力矩50
• 4.3 同軸時(shí)兩扇形磁體之間的磁力和磁力矩50-52
• 4.3.1 同軸時(shí)兩扇形磁體之間的磁力50-51
• 4.3.2 同軸時(shí)兩扇形磁體之間的磁力矩51-52
• 4.4 偏心時(shí)兩磁環(huán)之間的磁力和磁力矩52-58
• 4.4.1 偏心時(shí)兩磁環(huán)之間的磁力53-56
• 4.4.2 偏心時(shí)兩磁環(huán)之間的磁力矩56-58
• 4.5 磁化不均時(shí)磁環(huán)間的磁力和磁力矩58-59
• 4.6 本章小結(jié)59-61
• 第5章 相互傾斜時(shí)兩磁環(huán)之間的磁力61-89
• 5.1 相互傾斜時(shí)兩磁環(huán)之間磁力的數(shù)學(xué)模型61-74
• 5.1.1 磁力的數(shù)學(xué)模型61-69
• 5.1.2 磁力數(shù)學(xué)模型的理論驗(yàn)證69-71
• 5.1.3 磁力數(shù)學(xué)模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證71-74
• 5.2 各參數(shù)對(duì)磁力的影響74-84
• 5.2.1 空間姿態(tài)參數(shù)對(duì)磁力的影響74-78
• 5.2.2 幾何參數(shù)對(duì)磁力的影響78-84
• 5.3 小傾角、小偏心時(shí)兩磁環(huán)間的磁力分析84-87
• 5.4 本章小結(jié)87-89
• 第6章 相互傾斜時(shí)兩磁環(huán)之間的磁力矩89-101
• 6.1 相互傾斜時(shí)兩磁環(huán)之間磁力矩的數(shù)學(xué)模型89-94
• 6.2 各參數(shù)對(duì)磁力矩的影響94-98
• 6.3 小傾角、小偏心時(shí)兩磁環(huán)間的磁力矩分析98-100
• 6.4 本章小結(jié)100-101
• 第7章 相互垂直時(shí)兩磁環(huán)之間的磁力和磁力矩101-107
• 7.1 相互垂直時(shí)兩磁環(huán)之間的磁力101-104
• 7.2 相互垂直時(shí)兩磁環(huán)之間的磁力矩104-106
• 7.3 本章小結(jié)106-107
• 第8章 同軸直線往復(fù)式磁力泵的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)研究107-119
• 8.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)107-108
• 8.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器108
• 8.1.2 實(shí)驗(yàn)條件108
• 8.2 動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)108-112
• 8.2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡介108-109
• 8.2.2 動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)分析109-112
• 8.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的提取與分析112-118
• 8.3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的提取112
• 8.3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析112-118
• 8.4 本章小結(jié)118-119
• 第9章 結(jié)論與展望119-121
• 9.1 結(jié)論119-120
• 9.2 不足和展望120-121
• 參考文獻(xiàn)121-128
• 附錄A 附圖128-134
• 附錄B 磁環(huán)SI受到磁環(huán)SII的作用力后對(duì)坐標(biāo)軸的磁力矩134-139
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的科研成果139-141
• 致謝141

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