磁力機械研究綜述論文

磁力機械研究綜述論文

　　摘要：本研究簡(jiǎn)要介紹了磁學(xué)理論的發(fā)展歷程，選取現代工程磁學(xué)典型應用案例進(jìn)行深入全面的分析，對比分析了不同磁力機械設計的優(yōu)缺點(diǎn)，對未來(lái)磁力機械設計技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。

　　關(guān)鍵詞：磁力機械；研究：設計方法

　　中圖分類(lèi)號：TH。39 文獻標志碼：A 文章編號：1674—8646（ 2014 ）02—0068—01

　　在過(guò)去20年時(shí)間里，我國磁性材料獲得了快速發(fā)展，取得了一系列突出理論研究和實(shí)踐應用成就，在部分領(lǐng)域達到了國際一流水平。但是同發(fā)達國家相比，國內磁力機械方面的研究還存在不小差距。本研究著(zhù)重闡述這方面的理論研究進(jìn)度和發(fā)展趨勢。

　　1 磁學(xué)的現代應用

　　上世紀中期以來(lái)，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，磁性應用技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，取得了一系列突出成就。磁的應用范圍不斷拓展，從原來(lái)的電力應用領(lǐng)域逐漸向計算機、自動(dòng)化、機械力學(xué)等方面發(fā)展，相關(guān)零配件種類(lèi)也日益多樣化。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，磁原理的實(shí)用技術(shù)在生活中隨處可見(jiàn)，成為社會(huì )生產(chǎn)生活不可缺少的重要技術(shù)之一。

　　2磁力機械種類(lèi)與典型磁力機械介紹

　　根據磁場(chǎng)源劃分，可以將磁力機械分為永磁型、電磁型和永磁電磁混合型三種類(lèi)型。以下是幾種比較常見(jiàn)的磁力機械設備。

　　2。1磁力齒輪

　　磁力齒輪的主要制作材料是稀土永磁材料，其運動(dòng)主要由磁場(chǎng)力驅動(dòng)。外嚙合磁力齒輪傳動(dòng)是由一對圓柱磁體或圓環(huán)柱體構成，其中每個(gè)柱體均被徑向多極充磁。內嚙合磁力齒輪傳動(dòng)的大齒輪是圓環(huán)體，齒輪齒條磁力傳動(dòng)中的齒條則是一磁極沿長(cháng)度方向分布的帶狀磁體。目前磁力齒輪在應用中需解決的主要問(wèn)題是實(shí)現大扭矩和傳動(dòng)系統整體結構優(yōu)化等問(wèn)題。

　　22磁力軸承

　　磁力軸承的主要工作原理是利用磁場(chǎng)力為轉軸提供懸浮力，實(shí)現轉子與定子之間零接觸，目前比較常用的磁力軸承主要有永磁軸承、電磁軸承、混合磁軸承等。其中，永磁軸承具有比較廣泛的應用，它主要由轉動(dòng)磁環(huán)和靜止磁環(huán)組成，借助磁場(chǎng)力實(shí)現磁環(huán)懸浮，以此降低轉子與定子之間的摩擦力，提高機械運行效率。它有一個(gè)比較致命的缺陷，就是具有不穩定力學(xué)狀態(tài)。電磁軸承工作原理是利用定子對轉子的磁吸引力保持轉子處于懸浮狀態(tài)，其采用的電磁鐵結構經(jīng)過(guò)特殊設計，通過(guò)控制流經(jīng)電磁鐵線(xiàn)圈電流大小來(lái)實(shí)現傳感器信號切換和轉變。只要保證設計參數科學(xué)合理，就可以實(shí)現電磁軸承最大化的承載力和運行效率。

　　2。3磁力彈簧

　　磁力彈簧采用永磁材料制作，其工作原理同永磁磁力軸承相同，它通過(guò)采用不同規則的磁環(huán)排列方式，通過(guò)不同磁環(huán)、不同方向的電磁力相互作用產(chǎn)生彈性力。磁力彈簧采用稀土永磁材料制作而成，其內部結構相對簡(jiǎn)單，具有良好的工作穩定性。

　　3 磁力機械設計與分析中的常用方法

　　3。1磁力機械設計的基本問(wèn)題

　　磁力機械設計的主要工作內容是確定科學(xué)合理的結構參數和運行規范，最大程度地提高磁能轉化和利用效率，為機械運動(dòng)提供充足的動(dòng)力。一般而言，磁力機械設計主要由兩部分內容組成：即機械結構部分設計和磁場(chǎng)部分設計，二者相互影響，相互促進(jìn)。磁場(chǎng)部分設計是磁力機械設計的重要工作內容，它主要解決以下幾方面問(wèn)題：執行器靜力平衡、磁場(chǎng)受力分布、媒介組合設計以及場(chǎng)源尺寸設計等。在磁力機械開(kāi)發(fā)性設計中遇到的首要問(wèn)題就是磁場(chǎng)設計問(wèn)題，也稱(chēng)為反向問(wèn)題，至今還沒(méi)有系統成熟的解決辦法，相比較而言，磁場(chǎng)分析問(wèn)題即正向問(wèn)題得到多種可行的解決辦法。因此在磁場(chǎng)設計中可以轉化為磁路設計，即化“場(chǎng)”為“路”，并可以參照磁場(chǎng)分析問(wèn)題的求解方式進(jìn)行校驗修正，是一種行之有效的方法。

　　3。2磁力機械設計中電磁計算與分析方法

　　3。 2。1圖解法

　　圖解法的應用比較廣泛，是一種實(shí)用性很強的計算方法。在現實(shí)工作中，經(jīng)常會(huì )遇到磁場(chǎng)分布過(guò)于復雜難以提取全部計算參數的情況，這時(shí)可以利用圖解法來(lái)計算，在保證計算精度不超過(guò)設計要求的前提下，實(shí)現對二維場(chǎng)或軸對稱(chēng)場(chǎng)的分解計算。對電動(dòng)機或一些電器的氣隙磁導的確定常用圖解法，在電磁場(chǎng)場(chǎng)圖的分析研究中也常使用圖解法。

　　3。 2。2試驗法

　　電磁場(chǎng)試驗法應用十分廣泛，具有很強的實(shí)用性。試驗法主要有兩種：即實(shí)測法和電模擬法。前者主要測試電磁設備運行參數和磁場(chǎng)性能系數，并以此為基礎計算設備的總體運行參數和負荷。電模擬主要采用模型來(lái)模擬分析真實(shí)電磁裝備運行情況和內部規律，模擬量與原電磁模型之間具有一一映射的關(guān)系，以保證電模擬結果貼近真實(shí)情況。

　　4 磁力機械未來(lái)發(fā)展趨勢展望

　　綜合上述分析結果，今后磁力機械技術(shù)發(fā)展趨勢主要表現在以下幾方面：

　　A。磁力機械應用范圍不斷拓寬。當前，磁力機械已開(kāi)始向一些新的領(lǐng)域滲透和發(fā)展，具有比較明顯的應用擴展趨勢。隨著(zhù)磁力機械技術(shù)的不斷進(jìn)步，一些過(guò)去磁力機械無(wú)法涉足的地方將會(huì )被開(kāi)發(fā)和利用，為磁力機械的應用提供廣闊的發(fā)展空間。

　　B。為了在設計和分析過(guò)程中使模型更加合理，可以使用禍合和非線(xiàn)性的磁力機械系統建模方法。在磁力機械中使用數學(xué)模型時(shí)，可以考慮位移場(chǎng)、溫度場(chǎng)和電磁場(chǎng)等多場(chǎng)禍合效應的影響，在考慮多種影響下可以使模型更加真實(shí)，反應工作過(guò)程更加生動(dòng)。

　　C。隨著(zhù)科技發(fā)展水平的不斷提高，磁力機械系統理論也將獲得快速發(fā)展機會(huì )。而磁力機械理論的成熟和完善，將會(huì )促進(jìn)磁力機械學(xué)磁場(chǎng)設計理論的發(fā)展。未來(lái)磁力機械系統設計將會(huì )朝著(zhù)更加精細化、系統化的方向發(fā)展。磁力機械經(jīng)歷了漫長(cháng)的發(fā)展歷史，隨著(zhù)科技技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，磁力機械技術(shù)將會(huì )獲得更廣闊的應用空間。我國擁有豐富的磁力機械開(kāi)發(fā)和利用資源，以及廣闊的市場(chǎng)需求，未來(lái)磁力機械將成為我國社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的重要助推器，因此，當前要把握磁力機械未來(lái)發(fā)展趨勢，未雨綢繆，搶占技術(shù)最高點(diǎn)，獲得先發(fā)優(yōu)勢。

　　參考文獻：

　　[1]趙文君，王萍磁力機械學(xué)[M]。北京：機械教育出版社，2003。

　　[2]李磊。電磁軸承最優(yōu)剛度與系統結構參數關(guān)系的研究[J]。機械工程學(xué)報2005。（8）：47—49。

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