影响磁力的材料几何参数计算机模拟研究毕业论文Word格式文档下载.docx
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题目:
影响磁力的材料几何参数计算机模拟研究
专题题目:
磁力软启动技术研究
主要内容和要求:
主要内容:
了解磁力传动的基本组成,掌握磁场及磁力的计算机模拟方法,研究材料的尺寸对径向及轴向磁力的影响规律,初步具备分析问题和解决问题的能力。
要求:
1、了解磁力传动的基本组成,掌握磁场及磁力的计算机模拟方法。
2、了解磁力计算的基本原理以及磁力传动的国内外发展现状以及发展趋势。
3、研究材料尺寸对径向及轴向磁力的影响规律。
4、撰写毕业设计论文。
院长签字:
指导教师签字:
中国矿业大学(北京)本科生毕业设计(论文)指导教师评阅书
学院机电与信息工程学院专业材料科学与工程班级2008级2班学生姓名许岑
指导教师评语:
成绩:
指导教师签名:
年月日
中国矿业大学(北京)本科生毕业设计(论文)评阅教师评阅书
评阅教师评语:
评阅教师签名:
中国矿业大学(北京)2011届本科生
毕业设计(论文)答辩及综合成绩
学院:
机电与信息工程学院
学生姓名:
许岑学号:
0811340213专业:
材料科学与工程班级:
2008级2班
设计说明书(论文):
页,图纸:
张,其它材料:
答辩情况
提出问题
回答问题
正确
基本
正确
有一般性错误
有原则性错误
回答
不清
答辩成绩:
答辩小组长:
年月日
指导教师评价成绩:
指导教师:
评阅教师评价成绩:
评阅教师:
答辩委员会评语及建议成绩:
答辩委员会主任:
年月日
学院领导小组综合评价成绩:
学院领导小组负责人:
摘要
随着永磁磁力传动技术的发展,其实际应用中的问题也逐渐凸现出来。
尤其是如何在节约成本和符合工程实际的条件下更高效率的传动转矩的问题仍有待解决。
本课题就是针对永磁磁力传动装置中永磁体尺寸的选择问题做计算机模拟研究。
本文首先对主要的磁力传动装置作了简单说明和比较,确定涡流式永磁磁力传动装置为研究对象,简单论述了磁力传动的基本组成,以及磁力计算的基本原理,并对国内外磁力传动技术的发展现状及趋势做了简单总结,同时对永磁材料做了简单介绍和比较。
本文以ANSYS有限元分析软件为基础,对涡流式永磁磁力传动装置进行建模,并对其磁场和磁力进行计算机模拟,进一步分析计算永磁体的尺寸对传动装置径向和轴向磁力的影响规律,得出了永磁体几何参数与轴向磁力和径向磁力的关系曲线图,完成了影响磁力的材料几何参数的计算机模拟研究,对磁力软启动技术的学习和研究有一定的指导意义。
关键词:
磁力传动;
磁场及磁力计算机模拟;
永磁材料;
几何参数对磁力的影响
ABSTRACT
Withthedevelopmentofpermanentmagneticdrivetechnology,practicalapplicationissuesarebecomingincreasinglystandout.Inparticular,howtogetamoreefficienttransmissiontorquemeanwhilesavingcostsandinlinewithactualconditionsisaproblemremaintoberesolved.Thisissueisacomputersimulationstudyofthechoiceforthesizeofthepermanentmagnetpermanentmagneticgear.
Thispaperliststhemainmagneticgearandgiveabriefdescriptionandcomparison.Alsogiveabriefintroductionofpermanentmagnetmaterials.ThispaperisbasedontheANSYSfiniteelementanalysissoftware.Buldingmodelsofeddycurrentpermanentmagneticgear.Andmadeacomputersimulationofmagneticfieldandmagnetic,andanalysisoftheimpactofsizeonthecalculationofpermanentmagnetgearradialandaxialmagneticlaw.Obtainedthegraphoftherelationshipbetweenthegeometricparametersofthepermanentmagnetandaxialmagneticandradialmagnetic.Completedacomputersimulationstudyofthegeometricalparametersaffectonthemagneticforce.Andgiveaguidancesignificancetothelearningandresearchofmagneticsoftstarttechnology.
Keywords:
Magneticdrive;
Magneticcomputersimulation;
Permanentmagnetmaterials;
Theeffectofgeometricparameters
目录
1绪论1
1.1选题背景及意义1
1.1.1磁力传动技术及其研究意义1
1.1.2磁场及磁力的计算机模拟及其研究意义3
1.2磁力传动技术的国内外发展现状4
1.2.1磁力传动技术的国外研究状况4
1.2.2磁力传动技术国内研究状况6
1.3本文的研究内容7
2磁力传动装置和永磁材料的选择8
2.1磁力传动技术8
2.1.1磁力传动的原理8
2.1.2磁力传动装置的分类11
2.1.3本文所用磁力传动装置12
2.2永磁材料15
2.2.1永磁材料相关介绍15
2.2.2稀土永磁材料15
2.2.3NdFeB永磁材料17
2.3磁力计算的基本原理18
2.3.1传统电磁理论磁力计算原理18
2.3.2转矩的计算20
3影响磁力的材料几何尺寸计算机模拟研究22
3.1ANSYS有限元分析软件22
3.2基于ANSYS的磁场和磁力的计算机模拟24
3.2.1前处理24
3.2.2分析计算27
3.2.3后处理29
4结论33
参考文献34
致谢36
英文原文37
中文译文57
1绪论
1.1选题背景及意义
1.1.1磁力传动技术及其研究意义
任何机器均由动力机、传动装置和工作机三部分组成。
其中位于动力机与工作机之间,担负传递动力和改善动力特性的装置称为传动装置。
传统的传动装置有机械传动、电气传动和流体传动三种。
近些年来,永磁磁力传动技术异军突起,发展迅速,以其特有的优势逐渐形成一种新的传动形式,应当引起我们的重视。
磁力传动是以现代磁学的基本理论,应用永磁材料或电磁铁所产生的磁力作用,实现力或转矩(功率)无接触传递的一种技术,实现这一技术的装置,称为磁力驱动器,或称磁力传动器、磁力耦合器、磁力联轴器等。
磁力传动技术的优点:
1、将力的轴传递动力的动密封转化为静密封,实现动力的零泄漏传递;
2、可避免振动传递,实现机器的平稳工作;
3、主动件与被动件无刚性连接,具有过载保护功能;
4、主动件与被动件之间有间隙,结构简单,维护方便;
5、可实现直线、旋转、螺旋复合等动作,如位移或角度的二维、三维机械运动。
6、由于传动的密封性能好,应用在化工等场所,有利于环境保护。
磁力传动技术的有待解决的缺点:
1、磁场的存在干扰周围环境;
2、力的传递过程容易产生滞后;
3、与接触性传递相比,效率相对较低。
磁力传动技术于二十世纪30年代起开始有研究,但限于磁性材料的制约,发展缓慢;
50年代,为解决工业泵泄漏问题,工业界重视开发磁力驱动离心泵;
由于对泄漏的特殊要求,或恶劣的工作条件(如辐射或低温),或苛刻的操作条件(如超高真空装置的高温烘烤),以及密封介质与被封介质之间的相容性方面存在的问题等,在五十年代末期国外提出了磁力传动,六十年代末期开始应用。
70年代后期随着稀土永磁材料发展,特别是稀土钴和铷铁硼的发展,得到快速提高和推广应用。
鉴于磁力传动技术的诸多优点,研究磁力传动技术具有重要意义。
利用永磁材料或电磁铁产生的磁力,可以实现力和转矩无接触传递,实现无机械连接的耦合。
利用磁场透过磁路工作间隙或隔离套的薄壁传递转矩,可以实现动力传动过程的静密封状态彻底做到零泄露)如果超过负荷,则主动轴与从动轴会自动脱扣,减轻负荷后又可以复原,对机件无损害。
此外,这种结构主动件与从动件相互无接触,不存在刚性连接问题,实现工作机械的平稳运作。
由此可见,用磁力来实现的传动特别适用于高压系统。
绝对密封系统和高真空系统中的传动结构。
综上所述,磁力传动从根本上消除了动密封的泄漏通道,将动密封转化为静密封,保证绝对密封,安全可靠,开辟了恶劣工作条件或苛刻操作条件下的密封新方法。
同时因传动无直接接触而使噪声降低,振动减小。
如果载荷过大,还会白动滑脱,有过载保护作用。
当采用高矫顽力的永磁材料时,虽过载滑脱也不会相互退磁,一旦载荷正常,内、外两半又协调运转。
1.1.2磁场及磁力的计算机模拟及其研究意义
随着现代计算机技术的发展,通过计算机模拟可以实现很多以往无法通过实验手段直接实现的技术,或者可以使一些无形的实验现象更加直观的展示出来。
磁力与磁场正是这样,无法通过视觉上的直观观察进行分析,所以需要借助计算机软件进行建模和模拟。
意义在于既方便了实验过程,节约试验成本,直接观察和直观的输出结果、反复试验和方便修改数据使也保证了实验的准确性。
本课题是利用ANSYS有限元分析软件进行模型的建立和参数设定,以及磁力、磁场的模拟,和结果的计算、输出。
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分
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- 影响 磁力 材料 几何 参数 计算机 模拟 研究 毕业论文