第1章 绪论 1
1.1 磁悬浮支承的特点 1
1.2 磁悬浮支承的应用 2
1.3 磁悬浮支承的研究历史和现状 4
1.4 永磁悬浮的研究历史和现状 6
1.5 永磁悬浮支承的优缺点及面临的技术难题 7
第2章 永磁技术概述 10
2.1 常用永磁材料及特性 10
2.2 永磁轴承结构及技术基础 17
2.2.1 永磁轴承结构 17
2.2.2 永磁轴承的工作原理 18
2.2.3 永磁轴承的技术基础 19
2.3 永磁轴承计算方法 26
2.3.1 磁场边值问题的求解方法 26
2.3.2 有限元法 28
2.3.3 电磁场有限元方法的理论基础 29
2.4 有限元分析软件ANSYS简介 32
2.5 磁路计算的基本理论 33
第3章 双环永磁轴承及磁力解析模型 37
3.1 径向磁化的双环嵌套永磁轴承径向磁力解析模型 37
3.1.1 解析模型 37
3.1.2 试验验证 42
3.2 径向磁化的双环嵌套永磁轴承轴向磁力解析模型 43
3.2.1 解析模型 44
3.2.2 试验验证 46
3.3 轴向放置的双环永磁轴承轴向和径向磁力解析模型 49
3.3.1 解析模型 49
3.3.2 试验验证 50
3.3.3 轴向磁力与永磁轴承参数的关系分析 55
3.3.4 径向磁力与永磁轴承参数的关系分析 58
3.3.5 设计计算实例 61
第4章 多环永磁轴承及磁力解析模型 62
4.1 径向磁化的多环嵌套永磁轴承径向磁力 62
4.1.1 径向磁化的多环嵌套永磁轴承结构 62
4.1.2 磁力解析模型 63
4.1.3 计算实例 65
4.2 径向磁化的多环嵌套永磁轴承轴向磁力 66
4.2.1 多环嵌套永磁轴承结构及工作原理 67
4.2.2 磁力解析模型 67
4.2.3 ANSYS验证磁力解析模型 69
4.2.4 由N环嵌套永磁轴承磁环构成N/2个双环永磁轴承轴向磁力之和计算 72
4.3 永磁-非永磁黏合的多环嵌套永磁轴承轴向磁力 75
4.3.1 永磁轴承结构 75
4.3.2 磁力解析模型 76
4.3.3 ANSYS验证磁力解析模型 80
4.3.4 计算实例 84
4.4 轴向放置的多环永磁轴承磁力解析模型 84
4.4.1 结构及工作原理 84
4.4.2 磁力解析模型 85
4.4.3 试验验证 89
4.4.4 设计计算实例 91
第5章 矩形截面永磁体磁力解析模型及镜像规律 92
5.1 磁共能 92
5.2 虚功原理法求磁力 94
5.3 两块平行矩形截面永磁体磁力解析模型 95
5.3.1 磁力解析模型 95
5.3.2 试验验证 97
5.4 永磁体与铁磁板平面黏合体的磁场及磁力解析模型 101
5.4.1 永磁体在平面铁磁体中的镜像及镜像规律 101
5.4.2 磁场及磁力解析模型 103
5.4.3 试验验证 106
5.5 永磁导轨悬浮和导向磁力解析模型 109
5.5.1 永磁导轨结构及工作原理 109
5.5.2 永磁导轨悬浮磁力和导向磁力 110
5.5.3 试验验证 111
5.5.4 计算与试验结果误差分析 112
第6章 矩形截面永磁体构成的永磁轴承磁力解析模型 113
6.1 不同矩形截面的两个平行永磁体磁力解析模型 113
6.1.1 不同矩形截面永磁体磁力解析式 113
6.1.2 ANSYS仿真验证分析 116
6.1.3 不同矩形截面永磁环构成Halbach永磁轴承磁力模型 122
6.2 轴向叠堆永磁轴承结构及其轴向磁力解析模型 125
6.2.1 轴向叠堆永磁轴承结构 126
6.2.2 轴向叠堆永磁轴承轴向磁力解析模型 126
6.2.3 仿真验证解析模型并分析磁力与轴承几何参数的关系 130
6.3 轴向叠堆永磁轴承径向磁力解析模型 142
6.3.1 磁力解析模型 142
6.3.2 ANSYS有限元仿真验证解析模型 145
6.4 轴向叠堆永磁轴承刚度解析模型 149
6.4.1 刚度解析模型 149
6.4.2 ANSYS有限元仿真验证刚度解析模型 151
第7章 特殊截面永磁体构成的永磁轴承磁力解析模型 155
7.1 截面为矩形和直角三角形的永磁体磁力模型 155
7.1.1 磁力解析式 155
7.1.2 仿真验证磁力解析模型并分析磁力与相关参数关系 161
7.1.3 误差分析 173
7.2 截面为直角三角形的永磁体磁力解析模型 173
7.2.1 磁力解析模型 173
7.2.2 仿真验证磁力解析模型并分析磁力与相关参数的关系 181
7.3 直角三角形永磁环叠堆的轴向永磁轴承磁力 197
7.3.1 轴向磁力和径向磁力 198
7.3.2 ANSYS仿真验证分析磁力与相关参数的关系 200
7.4 由截面为直角三角形永磁环构成的Halbach永磁轴承磁力解析模型 204
7.4.1 三角形永磁体构成的Halbach永磁轴承结构 204
7.4.2 轴向磁力 204
7.4.3 ANSYS仿真验证分析磁力与相关参数的关系 205
7.5 由截面为直角三角形和梯形永磁体构成的Halbach阵列磁力解析模型 209
7.5.1 直角三角形和梯形永磁体构成的Halbach永磁轴承结构 209
7.5.2 直角三角形和梯形永磁体构成的Halbach永磁轴承轴向磁力 209
7.5.3 ANSYS有限元仿真分析磁力与相关参量的关系 210
7.5.4 梯形永磁环和矩形永磁环构成的Halbach叠堆的相同尺寸的永磁轴承轴向磁力比较 214
第8章 锥形永磁轴承磁力解析模型 216
8.1 锥形永磁轴承结构及其磁力解析模型 216
8.1.1 锥形永磁轴承的轴向磁力和径向磁力 216
8.1.2 锥形永磁轴承的轴向磁力分析 218
8.1.3 锥形永磁轴承的径向磁力分析 223
8.2 台阶式锥形永磁轴承结构及其磁力解析模型 224
8.2.1 台阶式锥形永磁轴承的结构 224
8.2.2 台阶式锥形永磁轴承磁力解析模型 225
8.2.3 台阶式锥形永磁轴承的轴向磁力分析 227
8.2.4 台阶式锥形永磁轴承的径向磁力分析 233
8.3 锥形永磁轴承刚度分析 234
8.3.1 锥形永磁轴承刚度解析模型 234
8.3.2 台阶式锥形永磁轴承刚度解析模型 235
8.3.3 ANSYS有限元仿真验证刚度解析模型 236
参考文献 240