非导磁金属材料对软磁合金材料磁性能的影响

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1、非导磁金属材料对软磁合金材料磁性能的影响摘要：本文在经典麦克斯韦理论基础上列出了轴向磁悬浮轴承内电涡流分析的数学模型，为今后更进一步耍进行的有限元分析打卜•了理论某础。采用有限元软件（ANSYS）対线圈、支掠环以及转子进行电磁场数值仿真，得到了在不同材料支撑环下的磁力线图、磁感应强度云图以及线圈和支撑环中的电流的密度分布矢量图，论证了轴向磁悬浮轴承内转子不能正常悬浮是山于金属环内电涡流的影响，并捉出了采用非金属支撑环來减小这种影响的措施。关键词：轴向磁悬浮轴承;涡流;电磁场分析;有限元法;ANSYSResearchonEddy

2、CurrentAnalysisoftheAxialMagneticBearingAbstract:TheeddycurrentanalysismathematicalmodeloftheaxialmagneticbearingislistedinthispaperonthebasisoftheclassicalMaxwelltheoiy.Thismathematicalmodelprovidesatheoreticalbasisforthefuturefiniteelementanalysis.Themagneticringc

3、harts,cloudaswellasthecurrentdistributioninthecoilandsupportringusingdifferentmaterialsarenumericallysimulatedin(hefiniteelementsoftware(ANSYS).Theresultdemonstratesthattheeddycurrentinaluminumsupportringleadstotheproblemthattherotorintheaxialdirectioncannotbesuspen

4、dednormally.Usingactallicsupportringtoreplacethealuminumringisproposedtosolvethisproblem・Keywords:axialmagneticbearing；eddycurrent；Electromagneticfieldanalysis；finiteelemen；ANSYS0引言轴向磁悬浮轴承装置由定子部分（左、右压板）、线圈及转子三大部件组成。在以往的结构中，采用轴向磁悬浮轴承吸轴的推力盘的结构，如图1所示，由于轴向推力盘大，动平衡性不好，而且

5、加工复杂，在电机的组装过程屮，组装闲难。因此改成另外一种的磁悬浮轴承吸轴向端而的结构形式。改进后如图2示，其中图2只画出了转子的一端情况，并R只示意了上半部分，在采用这种结构后，考虑到定了右压板的刚性比较小，受到电磁力的影响可能会使其变形，这样就影响了定了与转子间的间隙，因此采用如图示的螺栓固定方式，这样，就需要一个支撑环來支撑螺栓。当此处的支撑环为非导磁金属环时，就岀现了意想不到的情况，转子不能正常悬浮。其屮支撐件为轴向磁悬浮轴承装置中的一个重要部件。若支撑件为金属材料，那么当轴向磁悬浮轴承在工作时，金属支撑件处于交变磁场中

6、，磁场的方向和人小按一定规律瞬间变化，即支撑件壁厚中的磁通量随时间变化。作为导体将产生环绕磁通量变化的涡电流，即环形电流（佛科电流）称为涡流⑴。而涡流效应乂会减弱原來的工作磁场，使电磁力降低，鉴于上述原I大1,有必耍对轴向磁悬浮轴承内涡流问题进行研究，分析其涡流及其对磁场的影响,并采取相应的措施。一推力盘-X」■■■-J图I轴向磁悬浮轴承结构示意图（改进询）图2轴向磁悬浮轴承结构示意图（改进后）1,定子左压板（电工纯铁）2,转子3,定子右压板（电工纯铁）4,线圈5,支撐环6,螺栓孔1轴向磁轴承涡流效应的数学模型1.1电磁场基本

7、原理麦克斯韦方程组描述了电磁场的宏观性质。下血列出静止媒质中麦克斯韦方程组的微分形式（式（1-1）〜式（1-4））Vx/7=J+——dt(1-1)「「OBVx£=(1-2)dtV>B=O(1-3)V•D=p(1-4)D=gE(1-5)B=pH(1-6)在电源以外区域，冇crE(1-7)上列各式中，H、B、D、E、J、p、q、g、/j、b分别为磁场强度、磁感应强度(或称磁通密度)、电位移(即电通密度)、电场强度、电流密度、电荷密度、电荷量、介电常数、磁导率和电导率⑵。1.2时变涡流效应有限元分析公式由于这里所研究区域是在儿何、物

8、理参数等方面是对称的。属于标准的轴对称场，因此选用矢量磁位作为未知函数计算磁场与涡流问题最为方便。山于磁感应强度B的无散性，即可以定义一个新的矢量函数A,令VxA=B(1-8)设A只有某一分量码，不难知道，此吋电流密度丿也只有一打©无关的分量打。将(1-8)代入麦克斯韦第一方