磁耦合传动装置的理论与设计
2009-9
赵克中 化学工业出版社 (2009-09出版)
赵克中
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《磁力驱动技术与设备》一书出版发行后，得到了广大磁工程技术人员和相关专业师生，以及磁应用领域的许多学者、专家的专注和关怀，也极大地鼓舞了我完成其姊妹篇《磁耦合传动装置的理论与设计》的信心。特别是近年来随着高性能稀土永磁材料的蓬勃发展，加之新型轴承材料及控制技术的提升，磁耦合传动技术在应用领域得到了广泛的研究和空前的发展。磁耦合传动控制装置在过去单一旋转运动和直线运动磁传动技术的基础上，向多向运动的延伸和发展，形成磁耦合传动的多种传动方式的新技术、新装置、新产品。本书论述了磁耦合传动装置的基本原理、工程设计的基础理论、技术特点、结构形式、运动状态及其应用领域和主要用途；介绍了物质的磁性、磁材料、磁路排列规律和磁场的场形分布；永磁体耦合场的力学状态和作用机理，以及耦合场的数值分析方法和计算与其在工程上的应用计算等方面的内容。讲述了磁耦合传动装置的结构设计基础和设计技巧。特别是通过磁路结构设计与机械结构设计的结合、配置，并且演绎出单一的或复合的、单向的或双向的、连续的或间歇的等各种类型的直线运动、圆周运动、螺旋运动等多种运动形式的装置组合。讲述了磁耦合传动装置整机和零部件的性能特点、受力状态、运行状态，检测试验与研究。收集了大量检测试验数据、图表，是优化设计的参考资料。全书共分6章，第1、2章为磁耦合传动装置的基础理论，第3章 为磁耦合传动控制装置的数理方法，第4章 阐述工程应用中磁耦合传动装置的设计技术，第5、6章为其特性分析和运动学分析。本书可供石油、化工、制药、真空、军工及航天等行业中从事磁力传动传输与控制技术及设备的工程技术人员、管理人员和大专院校相关专业的师生参阅。本书稿编著过程中得到了东北大学徐成海、李云奇教授的指导，张世伟、刘军博士的帮助；航天集团总公司510研究所杨坚华研究员、谈治信高级工程师，东北大学杨乃恒、谢里杨、巴德纯教授，兰州理工大学李仁年教授，兰州交通大学蒋兆远教授对初稿做了审核工作；还有车烔、丁成斌、窦淑萍、安芝贤、闫雪兰、童小育、段武全、韩爱国、刘芳、刘挺、豆耀锋、陈雪琴等工程技术人员帮助、合作做了部分试验工作或资料整理工作；另外还得到李国坤教授、张炤研究员等专家的支持和关注,在此一并向他们致以诚挚的谢意。
《磁耦合传动装置的理论与设计》论述了磁耦合传动装置的基本原理、工程设计的基础理论、技术特点、结构形式、运动状态及其应用领域和主要用途，特别讲述了磁耦合传动装置的结构设计基础和设计技巧。介绍了物质的磁性、磁材料、磁路排列规律和磁场的场形分布；永磁体耦合场的力学状态和作用机理，以及耦合场的数值分析方法和计算与其在工程上的应用计算等方面的内容。《磁耦合传动装置的理论与设计》还收集了大量检测试验数据、图表,是优化设计的绝好参考资料。 《磁耦合传动装置的理论与设计》可供石油、化工、制药、真空、军工及航天等行业中从事磁力传动传输与控制技术及设备的工程技术人员、管理人员和大专院校相关专业的师生阅读参考。
1 概述11.1 磁耦合传动装置及其应用特点11.2 磁耦合传动装置的基本结构及运动形式41.3 磁耦合传动装置的运动特性91.3.1 磁耦合传动装置的稳定性91.3.2 磁耦合传动装置的分离性121.3.3 磁耦合传动装置运动的可靠性121.4 磁耦合传动装置的应用131.4.1 磁耦合传动装置在流体机械及流体系统上的应用131.4.2 磁耦合传动装置在空调机上的应用151.4.3 磁耦合传动装置在核反应系统中的应用181.4.4 磁耦合传动装置在真空设备上的应用181.4.5 磁耦合传动装置在齿轮传动中的应用181.4.6 磁耦合传动装置在全密封阀门中的应用191.5 磁耦合传动控制技术的发展及应用前景23参考文献242 磁耦合传动技术的理论基础252.1 磁耦合传动技术的磁学基础252.1.1 物质的磁性及磁性体的划分252.1.2 磁场的基本物理量及相关术语262.1.3 永磁材料292.2 耦合运动磁场的动力学分析452.2.1 耦合运动磁场的组合模型452.2.2 耦合运动磁场的数理分析462.2.3 耦合运动磁场的力学特性552.3 耦合运动磁场的运动学分析632.3.1 耦合运动磁场的运动模型632.3.2 耦合运动磁场的运动特性分析652.3.3 耦合运动磁场磁转矩数理分析702.4 影响耦合运动磁场运动特性的因素782.5 磁场运动力的数学分析81参考文献833 耦合磁场的有限元分析与理论计算853.1 耦合磁场的有限元分析与建模853.1.1 有限元分析的理论基础853.1.2 实体建模1013.2 耦合磁场的力学二维分析与计算1193.2.1 2D模型数理参量定义1193.2.2 2D磁场动力学分析1193.2.3 2D磁场运动学分析1373.2.4 2D磁场结构参数特性分析1443.3 耦合磁场的力学三维分析与计算1543.3.1 3D模型数理参量定义1543.3.2 3D磁场动力学分析1553.3.3 3D磁场运动学分析156参考文献1774 磁耦合传动装置的结构设计与计算1784.1 磁耦合传动装置的结构功能及其控制系统1784.2 磁耦合传动装置结构设计的技术要求1804.2.1 功率与效率1804.2.2 转速与寿命1804.2.3 工作温度1804.3 磁耦合传动装置的特征参数及其相关尺寸1804.4 磁耦合组件的结构设计1824.4.1 确定磁耦合组件外形尺寸的长径比1824.4.2 磁耦合组件磁路设计中若干问题的探讨1834.4.3 隔离套的设计与计算1914.4.4 磁耦合传动装置的功率匹配问题2194.4.5 磁耦合组件的设计实例2214.5 磁耦合传动装置磁路工程设计的思路与方法2244.5.1 磁路工程设计的基本思路2244.5.2 磁路工程设计方法2264.5.3 磁路工程设计的修正及讨论2314.6 两种典型的磁机械传动方式的实例2324.6.1 电动机与磁耦合传动装置组合的直线运动传动系统2324.6.2 齿轮传动与磁耦合传动装置组合的旋转运动传动系统238参考文献2485 磁耦合传动装置的特性实验与分析2495.1 磁耦合传动装置的静态特性实验与分析2495.1.1 磁耦合传动装置静态特性实验设备与仪器2495.1.2 力矩和转角的静态特性实验2505.1.3 8极磁耦合传动装置全周期特性实验2595.1.4 静态退磁实验2605.1.5 静态特性实验的结论2655.2 磁耦合传动装置的动态特性实验与分析2665.2.1 动态特性实验装置及实验设备与仪器2665.2.2 转矩和转角的动态特性实验2675.2.3 动态特性实验研究的结论2765.3 涡流损失实验与分析2765.3.1 涡流损失实验测试结果2765.3.2 涡流损失特性实验数据处理2775.3.3 涡流损失实验的结论2835.4 振动测试实验与分析2845.4.1 振动测试实验及结果2845.4.2 振动测试实验数据处理与分析2845.4.3 振动测试实验的结论286参考文献2866 磁耦合传动装置的运动学分析2876.1 磁耦合传动装置内磁转子振动频率的响应分析2876.2 磁耦合传动装置启动过程分析2886.2.1 磁耦合传动装置空载启动2906.2.2 磁耦合传动装置负载启动2926.3 磁耦合传动装置稳定性分析2946.3.1 磁耦合传动装置内转子转速的变化2946.3.2 磁耦合传动装置外转子状态的改变2966.4 磁耦合传动装置的使用与故障诊断2996.4.1 磁耦合传动装置损坏原因分析及使用中应注意的问题2996.4.2 磁耦合传动装置的故障诊断与监控300参考文献306
插图：1概述1.4 磁耦合传动装置的应用1.4.3 磁耦合传动装置在核反应系统中的应用用于核反应装置上的磁耦合传动装置的结构，是采用手动和机动几种结构的组合式磁耦合传动装置。工作运行时可按直线位移运动或旋转运动各种操作过程进行。装置运行平稳，具有密封、安全、可靠等特点，从而解决了核反应装置中某些难于实施控制的装置完成特殊运行的技术难点。1.4.4 磁耦合传动装置在真空设备上的应用磁耦合传动装置应用在真空设备上不但可以消除O形橡胶密封圈易泄漏、易磨损、易污染真空环境等缺点，而且还可以提高真空工艺的质量。目前应用于重离子加速器真空室中传递试样靶；航天设备地面模拟实验室各种真空装置所采用的动密封连接；分子束外延设备上采用旋转与直线运动的复合式磁耦合传动装置的机械手等实际应用的例子较多，这里不再一一介绍。1.4.5 磁耦合传动装置在齿轮传动中的应用在日常生活及工程应用中，人们广泛使用着各种各样的机械设备。机械在工作过程中产生的振动，不但恶化了设备的动态性能，影响了设备的原有精度、生产效率和使用寿命，而且由于机械振动所产生的噪声，又使环境受到了严重污染。
《磁耦合传动装置的理论与设计》由化学工业出版社出版。
