大噸位永磁起重設(shè)備磁場設(shè)計(jì)及優(yōu)化.pdf

1、稀土永磁材料的迅速發(fā)展，使得制作小體積、大噸位的永磁起重設(shè)備成為一種可能。以永磁體為磁源的永磁起重設(shè)備的開發(fā)成為了永磁材料應(yīng)用的新領(lǐng)域，也是起重技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)具有廣闊前景的新方向。本文針對永磁起重設(shè)備的磁場分布進(jìn)行了研究，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)形式的永磁磁路基礎(chǔ)上獲得了起重噸位大、永磁用量小（永磁塊總重量?。揖邆鋬?yōu)異性價(jià)比的永磁起重設(shè)備。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化永磁磁場的設(shè)計(jì)，為大噸位永磁起重設(shè)備的設(shè)計(jì)提供了必要的參考依據(jù)。
　　本文首先

2、研究了永磁起重設(shè)備的工作原理及磁路設(shè)計(jì)原理，選擇最合適的磁性材料，并根據(jù)永磁起重設(shè)備設(shè)計(jì)的具體要求，對磁路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)并初步確定了磁路尺寸。通過分析永磁起重設(shè)備吸物狀態(tài)時(shí)的磁路走向，確定其主磁通的磁回路，忽略小氣隙，畫出等效磁路?；谟来牌鹬卦O(shè)備的磁路尺寸，采用等效磁路網(wǎng)絡(luò)法求解其等效磁路，并計(jì)算出了磁極面處的吸力大小。
　　應(yīng)用有限元分析軟件Maxwell研究了在吸物狀態(tài)時(shí)磁極面處的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布以及鋼板所受的吸力的大小，在卸物

3、狀態(tài)時(shí)磁極面處的殘余磁場強(qiáng)度分布及殘余磁力的值，仿真結(jié)果與解析計(jì)算得出的結(jié)果一致，驗(yàn)證了磁路尺寸計(jì)算的正確性。但是，仿真結(jié)果也表明剩磁較大，需要做進(jìn)一步的優(yōu)化。建立了永磁起重設(shè)備的可動磁系旋轉(zhuǎn)的二維有限元模型，在后處理中通過Animate選項(xiàng)對場量進(jìn)行動態(tài)觀察，驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)所用的磁路開關(guān)原理的正確性。
　　采用永磁體尺寸的優(yōu)化分析方法，應(yīng)用Maxwell軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊中的參數(shù)掃描分析（Parametric）分別對永磁體B、C、E

4、、F的磁化長度和寬度對磁路的影響進(jìn)行分析，確定了優(yōu)化方案。通過后處理得出仿真數(shù)據(jù)，比較了永磁起重設(shè)備的殘余磁場強(qiáng)度、吸重比（吸重/永磁體重量）以及磁路結(jié)構(gòu)的吸重成本比（永磁體成本/吸重），得到了最佳設(shè)計(jì)方案。通過仿真分析對比優(yōu)化前后的指標(biāo)，證明了優(yōu)化后的磁路結(jié)構(gòu)大大優(yōu)于優(yōu)化前的磁路結(jié)構(gòu)。
　　永磁起重設(shè)備作為工業(yè)建設(shè)中的重要組成部分，它的工作狀況直接影響到工程作業(yè)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。本課題首先通過理論分析得到吸力達(dá)100噸的永磁體起