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近年来抗磁性磁悬浮技术的研究已经在国外慢慢兴起,并且已经应用到一些高技术领域。利用常温下的抗磁性物质实现无源磁悬浮,其系统简单可靠性提高,系统体积和重量减小,在工程技术上有重大的意义。
本论文对常温抗磁性磁悬浮(下面简称抗磁悬浮)进行了研究。在理论分析的基础上,设计了抗磁悬浮实验装置并成功实现了抗磁悬浮。实验结果和理论分析结果相吻合,证明了分析的正确性。而后以抗磁悬浮的理论研究为基础,结合开关磁阻电机的原理设计了抗磁性磁悬浮装置——磁悬浮式转子的开关磁阻电机,并进行了有限元分析。
抗磁悬浮是一种不同与其它磁悬浮的真正意义上的悬浮,因为这种悬浮不需要其它的辅助设备或者能量输入,而能够自由地、完全无接触地悬浮。论文分析了自然抗磁体的抗磁性与悬浮力,系统的静态与动态稳定性等,给出抗磁悬浮的数学模型并推导出稳定悬浮的条件,得出不同悬浮条件下的磁场力的变化、不同抗磁材料抗磁力的计算等多种磁场分析的结果。利用Ansoft有限元分析软件进行磁场分析,并与理论分析结果进行比较,两种方法的结果基本一致。本论文运用钕铁硼永磁体作为偏置磁体,悬浮磁体也选用钕铁硼磁体,以石墨作为抗磁稳定体进行了抗磁悬浮实验,成功验证了抗磁悬浮的理论和数学条件。
文章结合开关磁阻电机的工作原理,运用抗磁性悬浮的数学分析,设计出抗磁性悬浮转子式的开关磁阻电机模型,并进行了初步实验和仿真分析。
本文对有限元分析原理和Ansoft软件进行了简要的介绍。运用Ansoft软件对抗磁悬浮装置进行了磁场分析,进行电感、力矩和磁通分析,其结果和理论分析相吻合。