可控磁路永磁悬浮带式输送机支撑系统研究

摘要

针对传统带式输送机托辊轴承产生的旋转阻力等问题，提出一种由伺服电机、双径向永磁体、导磁体、永磁贴片及托辊轴组成的新型可控永磁支撑系统。首先，根据有限单元法（FEM）建立单点可控永磁支撑系统模型，通过Maxwell仿真软件优化影响系统磁场分布的关键结构参数，并分析双径向永磁体不同旋向对系统悬浮力的影响规律。然后，采用磁路法对单点可控永磁支撑系统中导磁体的磁通路径进行区域划分，建立各处磁通路径模型，得出导磁体腿部磁通量解析式，利用等效磁荷法确定永磁贴片表面的磁感应强度，结合永磁体间作用力关系，建立单点可控永磁支撑系统的悬浮力模型。其次，利用Maxwell仿真软件确定理论计算模型中悬浮力修正系数λ1与气隙修正系数ε的数值，并搭建单点可控永磁支撑系统实验平台，获取系统悬浮力特性关系并验证理论计算模型的准确性。最后，建立单点可控永磁支撑系统的动力学模型并分析系统稳定悬浮的可行性，结合两相混合式电机的控制系统，进行系统比例积分微分（PID）算法的控制研究。仿真与实验结果均表明，系统气隙响应能稳定于设定值处，满足可控性要求，可以较快地实现稳定悬浮，为低阻力带式输送机研究提供一定理论基础。

关键词

径向磁化 / 有限单元法 / 结构参数 / 悬浮力 / 比例积分微分算法