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磁力機械研究綜述論文
摘要：本研究簡要介紹了磁學理論的發(fā)展歷程，選取現(xiàn)代工程磁學典型應用案例進行深入全面的分析，對比分析了不同磁力機械設計的優(yōu)缺點，對未來磁力機械設計技術發(fā)展趨勢進行展望。
關鍵詞：磁力機械；研究：設計方法
中圖分類號：TH。39 文獻標志碼：A 文章編號：1674—8646（ 2014 ）02—0068—01
在過去20年時間里，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踐應用成就，在部分領域達到了國際一流水平。但是同發(fā)達國家相比，國內(nèi)磁力機械方面的研究還存在不小差距。本研究著重闡述這方面的理論研究進度和發(fā)展趨勢。
1 磁學的現(xiàn)代應用
上世紀中期以來，隨著科學技術的飛速發(fā)展，磁性應用技術也得到了迅速發(fā)展，取得了一系列突出成就。磁的應用范圍不斷拓展，從原來的電力應用領域逐漸向計算機、自動化、機械力學等方面發(fā)展，相關零配件種類也日益多樣化。經(jīng)過多年的發(fā)展，磁原理的實用技術在生活中隨處可見，成為社會生產(chǎn)生活不可缺少的重要技術之一。
2磁力機械種類與典型磁力機械介紹
根據(jù)磁場源劃分，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型。以下是幾種比較常見的磁力機械設備。
2。1磁力齒輪
磁力齒輪的主要制作材料是稀土永磁材料，其運動主要由磁場力驅動。外嚙合磁力齒輪傳動是由一對圓柱磁體或圓環(huán)柱體構成，其中每個柱體均被徑向多極充磁。內(nèi)嚙合磁力齒輪傳動的大齒輪是圓環(huán)體，齒輪齒條磁力傳動中的齒條則是一磁極沿長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題是實現(xiàn)大扭矩和傳動系統(tǒng)整體結構優(yōu)化等問題。
22磁力軸承
磁力軸承的主要工作原理是利用磁場力為轉軸提供懸浮力，實現(xiàn)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，它主要由轉動磁環(huán)和靜止磁環(huán)組成，借助磁場力實現(xiàn)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。它有一個比較致命的缺陷，就是具有不穩(wěn)定力學狀態(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)過特殊設計，通過控制流經(jīng)電磁鐵線圈電流大小來實現(xiàn)傳感器信號切換和轉變。只要保證設計參數(shù)科學合理，就可以實現(xiàn)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，它通過采用不同規(guī)則的磁環(huán)排列方式，通過不同磁環(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(nèi)部結構相對簡單，具有良好的工作穩(wěn)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題
磁力機械設計的主要工作內(nèi)容是確定科學合理的結構參數(shù)和運行規(guī)范，最大程度地提高磁能轉化和利用效率，為機械運動提供充足的動力。一般而言，磁力機械設計主要由兩部分內(nèi)容組成：即機械結構部分設計和磁場部分設計，二者相互影響，相互促進。磁場部分設計是磁力機械設計的重要工作內(nèi)容，它主要解決以下幾方面問題：執(zhí)行器靜力平衡、磁場受力分布、媒介組合設計以及場源尺寸設計等。在磁力機械開發(fā)性設計中遇到的首要問題就是磁場設計問題，也稱為反向問題，至今還沒有系統(tǒng)成熟的解決辦法，相比較而言，磁場分析問題即正向問題得到多種可行的解決辦法。因此在磁場設計中可以轉化為磁路設計，即化“場”為“路”，并可以參照磁場分析問題的求解方式進行校驗修正，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，是一種實用性很強的計算方法。在現(xiàn)實工作中，經(jīng)常會遇到磁場分布過于復雜難以提取全部計算參數(shù)的情況，這時可以利用圖解法來計算，在保證計算精度不超過設計要求的前提下，實現(xiàn)對二維場或軸對稱場的分解計算。對電動機或一些電器的氣隙磁導的確定常用圖解法，在電磁場場圖的分析研究中也常使用圖解法。
3。 2。2試驗法
電磁場試驗法應用十分廣泛，具有很強的實用性。試驗法主要有兩種：即實測法和電模擬法。前者主要測試電磁設備運行參數(shù)和磁場性能系數(shù)，并以此為基礎計算設備的總體運行參數(shù)和負荷。電模擬主要采用模型來模擬分析真實電磁裝備運行情況和內(nèi)部規(guī)律，模擬量與原電磁模型之間具有一一映射的關系，以保證電模擬結果貼近真實情況。
4 磁力機械未來發(fā)展趨勢展望
綜合上述分析結果，今后磁力機械技術發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾方面：
A。磁力機械應用范圍不斷拓寬。當前，磁力機械已開始向一些新的領域滲透和發(fā)展，具有比較明顯的應用擴展趨勢。隨著磁力機械技術的不斷進步，一些過去磁力機械無法涉足的地方將會被開發(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程中使模型更加合理，可以使用禍合和非線性的磁力機械系統(tǒng)建模方法。在磁力機械中使用數(shù)學模型時，可以考慮位移場、溫度場和電磁場等多場禍合效應的影響，在考慮多種影響下可以使模型更加真實，反應工作過程更加生動。
C。隨著科技發(fā)展水平的不斷提高，磁力機械系統(tǒng)理論也將獲得快速發(fā)展機會。而磁力機械理論的成熟和完善，將會促進磁力機械學磁場設計理論的發(fā)展。未來磁力機械系統(tǒng)設計將會朝著更加精細化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。磁力機械經(jīng)歷了漫長的發(fā)展歷史，隨著科技技術的不斷進步和發(fā)展，磁力機械技術將會獲得更廣闊的應用空間。我國擁有豐富的磁力機械開發(fā)和利用資源，以及廣闊的市場需求，未來磁力機械將成為我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要助推器，因此，當前要把握磁力機械未來發(fā)展趨勢，未雨綢繆，搶占技術最高點，獲得先發(fā)優(yōu)勢。
參考文獻：
[1]趙文君，王萍磁力機械學[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(tǒng)結構參數(shù)關系的研究[J]。機械工程學報2005。（8）：47—49。
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