1、磁路計(jì)算小結(jié)一磁路計(jì)算常用物理量量的名稱量的符號(hào)電流I磁通磁通密度，磁感覺強(qiáng)度B磁通勢(shì)，磁動(dòng)勢(shì)F，F(xiàn)m磁位差，磁壓降Um磁場(chǎng)強(qiáng)度H磁阻R，Rm磁導(dǎo)磁導(dǎo)率真空磁導(dǎo)率0相對(duì)磁導(dǎo)率r磁化強(qiáng)度M磁能積BH單位名稱單位符號(hào)安培A韋伯Wb特斯拉T安培A安培A安培每米A/m每亨利H-1亨利H亨利每米H/m亨利每米H/m安培每米A/m焦/立方米J/m3單位推導(dǎo)及引申1C1As1Wb1Vs1T1Wb/m2每米的磁壓降UmR1RmBH4107H/mr0Vs/m2A/m=J/m3磁密的單位Gs：1T=104Gs；1Gs=10-4T；磁化強(qiáng)度M的單位Gs：磁矩的單位是emu，1emu=10-3Am2磁化強(qiáng)度M的單位是

2、emu/cm3，1emu/cm3=1Gs1A/m=10-3emu/cm31Gs=1emu/cm3=10-3Am2/cm3=103A/m1Gs=103A/m二磁路基本定律1安培環(huán)路定律由麥克斯韋方程可知，沿著任何一條閉合回線L，磁場(chǎng)強(qiáng)度H的線積分值Hdl恰巧等L于該閉合回路所包圍的總電流值i（代數(shù)和），即HdliL式中，若電流的正方向與閉合回線的環(huán)行方向切合右手螺旋關(guān)系，i取正號(hào)，不然i取負(fù)號(hào)。若沿著回線L，磁場(chǎng)強(qiáng)度H的方向老是切線方向、大小到處相等，且閉合回線所包圍的總電流是由通有電流i的N匝線圈供給，則上式將簡化為HLNi1）安培定章也叫右手螺旋定章，是表示電流和電流激發(fā)磁場(chǎng)的磁感線方向間關(guān)

3、系的定章。通電直導(dǎo)線中的安培定章（安培定章一）用右手握住通電直導(dǎo)線，讓大拇指指向電流的方向，那么四指的指向就是磁感線的圍繞方向；通電螺線管中的安培定章（安培定章二）用右手握住通電螺線管，讓四指指向電流的方向，那么大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。2磁路的歐姆定律設(shè)環(huán)形螺線管死心的截面積為A，磁通量密度為B，總磁通量為，則有BAHA（）設(shè)線圈匝數(shù)為N，螺線管均勻長度為l，給線圈通電流I，依據(jù)安培環(huán)路定律，則有NIHL所以HNI/l代入式（），則有NIA/l整理得NI1lA或NI（）R式中Rl（）A在電路中，設(shè)電動(dòng)勢(shì)（電壓）為E，電阻為R，電流為I，則有電路的歐姆定律IER設(shè)導(dǎo)體電阻率為，長度

4、為l，截面積為S，則回路的電阻為RlS因?yàn)槭脚c電路中的歐姆定律特別相像，所以稱之為磁路的歐姆定律。如上圖，兩個(gè)歐姆定律的相像點(diǎn)有（1）電動(dòng)勢(shì)E磁動(dòng)勢(shì)NI（2）電流I磁通量（3）電阻R磁阻R（4）電導(dǎo)率磁導(dǎo)率此外，磁通密度B電流密度磁場(chǎng)強(qiáng)度H每米的磁壓降應(yīng)用磁路歐姆定律一定注意：磁阻一定是磁通量所經(jīng)過閉合回路內(nèi)的所有阻抗。因?yàn)闆]有磁絕緣體，所以一定考慮漏磁的存在。磁導(dǎo)率隨電場(chǎng)和溫度變化，以及磁飽和。3串連磁路上圖所示為串連磁路的典型例子，環(huán)行磁路中有必定的空氣隙，相當(dāng)于電路中的串連電路。磁路由死心和空氣隙構(gòu)成，合成磁阻由下式表示：l1l2R2A21A1設(shè)在上圖中線圈匝數(shù)為N，電流為I，則磁路中的

5、磁通量為NIl1l21A12A2變換上式，則l1l2l1l2NI2A2A1A21A1Bl1l212H1l1H2l24并聯(lián)磁路上圖所示為并聯(lián)磁路的典型例子，相當(dāng)于電路中的并聯(lián)電路。磁路的辦理仿效電路的方法，以下進(jìn)行。第一求各支路的磁阻R1、R2、R3R1l1，R2l2，l32A2R31A13A3合成磁阻R0為R0R1R2R3l11l2l3R2R31A1l2A3L3A2依據(jù)磁路的歐姆定律，磁通量為1NINIR0l11l2l31A1l2A3L3A2兩個(gè)支路磁通量為R321R3R231磁動(dòng)勢(shì)NI為R2R2R3NI1l1l2l31R0l2A3L3A2A1總結(jié)：磁路中各因素依照以下關(guān)系5磁路的基爾霍夫第必

6、定律（對(duì)應(yīng)磁路并聯(lián)）穿出（或進(jìn)入）任一閉合面的總磁通恒等于零。如圖示：12306磁路的基爾霍夫第二定律（對(duì)應(yīng)串連磁路）kNiHklkH1l1H2l2Hklk1R12R2kRkk1Hk可理解為單位長度上的磁位降，Hklk是某一段磁路的磁位降，Ni是作用于該磁路的總磁動(dòng)勢(shì)，上式表示，作用在任何關(guān)閉磁路的總磁動(dòng)勢(shì)恒等于各段磁路磁位降的代數(shù)和。三永磁磁路的計(jì)算永磁體的特色是：節(jié)余磁通密度Br較大，矯頑力Hc很大。所謂節(jié)余磁通密度是指永磁體所構(gòu)成的閉合磁路在外加勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)降落為0時(shí)，磁路內(nèi)節(jié)余的磁通密度。適用的永磁磁路中都有工作氣隙，如圖（a）所示。此時(shí)氣隙中的磁場(chǎng)是由永磁體所形成的磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。當(dāng)磁路為

7、閉合（沒有氣隙）時(shí)，磁路內(nèi)的磁通密度為Br，如圖（b）中的R點(diǎn)所示。當(dāng)磁路中擁有氣隙時(shí)，因?yàn)榇抛柙龃?，磁路?nèi)的磁通量和磁通密度將要減小，磁路的工作點(diǎn)將從R點(diǎn)沿永磁體的去磁曲線（磁滯回線在第二象限內(nèi)的部分）下移到A點(diǎn)。下邊說明工作點(diǎn)是怎樣確立的。圖（a）表示一個(gè)擁有氣隙的環(huán)形永磁回路。設(shè)永磁體中的磁通密度為Bm，磁場(chǎng)強(qiáng)度為Hm；氣隙中的磁通密度為B，磁場(chǎng)強(qiáng)度為H；圖中的箭頭表示B和H的正方向。因?yàn)榇怕分袥]有外加磁動(dòng)勢(shì)，所以由安培環(huán)路定律可知FHmlmH0，即HmH或Hlm（3-1）Hmlm式中，lm和分別為永磁體隨和隙的長度。此外，依據(jù)磁通連續(xù)性定律可知BmAmBA，即BmAB（3-2）Am式中

8、，Am和A分別為永磁體隨和隙的截面積（波及邊沿效應(yīng)時(shí)，A略大于Am）。將式（3-1）代入（3-2），可得BmA0HlmA（3-3）Am0HmAm式（3-3）表示Bm與Hm為向來線關(guān)系，此直線稱為工作線。不難看出，工作線OG與負(fù)橫軸的夾角（圖b）為arctan0lmA（3-4）Am因?yàn)楣ぷ鼽c(diǎn)一方面應(yīng)在永磁體的去磁曲線RC上，另一方面又應(yīng)在工作線OG上，所以去磁曲線RC與工作線OG的交點(diǎn)就是工作點(diǎn)A，如圖（b）所示，永磁磁路的工作點(diǎn)由永磁體的去磁曲線和工作線二者來確立，這是永磁磁路的特色。從式（3-3）可見，當(dāng)氣隙磁導(dǎo)0A改變時(shí)，工作點(diǎn)以及永磁體內(nèi)的Bm和Hm將隨之改變；換言之，作為一個(gè)磁動(dòng)勢(shì)源，

9、永磁體對(duì)外磁路所供給的磁動(dòng)勢(shì)不是一個(gè)恒值，而是與外磁路的磁阻相關(guān)。此外，從式（3-3）和圖（b）可知，當(dāng)磁路的尺寸不變，采納不一樣資料的永磁體時(shí)，永磁體的矯頑力越大，工作點(diǎn)的地點(diǎn)就越高，氣隙磁通密度就越大。所以矯頑力也是該永磁體能夠產(chǎn)生多大氣隙磁通密度的一個(gè)胸懷。從式（3-1）和式（3-2）能夠?qū)С鰵庀洞琶艿钠椒綖锽2(0H)B0HmlmAmBm0VmHmBm（3-5）AV式中，Vm為永磁體的體積，VmAmlm；V為氣隙的體積，VA；HmBm往常稱為磁能積（實(shí)質(zhì)上是磁能密度），負(fù)號(hào)是因?yàn)楣ぷ鼽c(diǎn)在永磁體的去磁曲線上Hm為負(fù)值所惹起。由式（3-5）可知VmB2V（3-6）HmBm0式（3-6）表示

10、，為獲得所需的氣隙磁密B，應(yīng)可能把工作點(diǎn)選在去磁曲線上磁能積HmBm為最大的這一點(diǎn)，以使永磁體的體積最小。另一方面，關(guān)于不一樣的永磁體，最大磁能積HmBm越大，產(chǎn)生相同氣隙磁密所需的永磁資料就越少，所以磁能積是永磁體的三個(gè)主要性能指標(biāo)之一。四磁性液體密封的磁路模型單級(jí)與多級(jí)密封的磁力線散布以下列圖4-1所示。因?yàn)榇艌?chǎng)是以軸線為對(duì)稱線對(duì)稱散布的，所以只剖析其軸線上部分即可。這樣，單級(jí)與多級(jí)密封的等效磁路即可用圖4-2來表示。此中考慮到形狀和尺寸的不一樣，將磁極分為極身與極尖或齒兩部分，分別用磁阻Rp和Rt表示。圖4-1磁性液體密封中的磁場(chǎng)散布圖4-2磁性液體密封中的等效磁路Fc永磁體的磁動(dòng)勢(shì)；R

11、m永磁體的磁阻；Rp1、Rp2極身磁阻，單級(jí)密封中Rp2為磁回路磁阻；Rs轉(zhuǎn)軸磁阻；R1、R2磁鐵外面和極間漏磁阻；Rt1、Rt2齒部磁阻，單級(jí)密封中以Rt表示；Rg1、Rg2密封空隙磁阻圖4-2的磁路圖包含了所有磁通及其對(duì)應(yīng)的磁阻。在實(shí)質(zhì)應(yīng)用中，能夠依據(jù)磁通和磁阻的大小進(jìn)行簡化。因?yàn)闃O身和轉(zhuǎn)軸的磁導(dǎo)率很高，并且截面積大，這部分磁路一般不飽和，因此磁阻很小，能夠忽視。相應(yīng)的，等效磁路圖簡化為圖4-3所示的形式。假如極尖和齒部也不飽和，相應(yīng)的磁阻也能夠忽視，等效磁路圖又能夠簡化為圖4-4所示的形式。這時(shí)，單級(jí)密封和多級(jí)密封的等效磁路相同。圖4-3忽視極身及轉(zhuǎn)軸磁阻時(shí)的等效磁路圖4-4忽視極尖及齒

12、部磁阻時(shí)的等效磁路磁性液體密封磁路的磁導(dǎo)計(jì)算1.密封空隙磁導(dǎo)1）單級(jí)密封如圖5-1為單級(jí)密封磁極的形狀及參數(shù)。關(guān)于矩形磁極g0Db11.360D（5-1）g關(guān)于單側(cè)斜角磁極g0Db5.680D0Dlngab（5-2）gg關(guān)于雙側(cè)斜角磁極g0Db20Dlngab（5-3）gg圖5-1單級(jí)密封磁極形狀2）多級(jí)密封多級(jí)密封的磁極呈齒槽形狀，如圖5-2所示，各級(jí)的齒槽尺寸相同。齒下的磁導(dǎo)、磁極側(cè)面的磁導(dǎo)的求法與單級(jí)密封中矩形磁極磁導(dǎo)的求法相同，所不一樣的是槽下磁導(dǎo)的求法。圖5-2多級(jí)密封的磁極形狀為增添磁場(chǎng)梯度，磁極的槽深度往常設(shè)計(jì)得較深，槽內(nèi)磁力線的散布如圖5-3（a）所示。若是用圓弧和直線取代磁力

13、線，則磁力線的散布如圖5-3（b）所示，相當(dāng)于減小了磁路的截面積。為了賠償這一偏差，用一條斜角為的直線來取代實(shí)質(zhì)槽的側(cè)面界限，如圖5-3（c）所示，相當(dāng)于在減小磁路面積的同時(shí)，也人為縮短了磁路長度。槽較深時(shí)，可取11.1，這類方法叫代角法。圖5-3用代角法求槽下磁導(dǎo)依照代角法，半個(gè)槽距下的磁導(dǎo)為1sDdx0DgsDs0202gsgxlngln1（5-4）202g以gt和ge分別表示齒下磁導(dǎo)和磁極側(cè)面磁導(dǎo)，關(guān)于密封級(jí)數(shù)為N的多級(jí)密封，密封空隙的總磁導(dǎo)為gNgtN1gs2ge（5-5）式中0Dt（5-6）gtgge5.680D（5-7）式中，t為齒寬；s為槽寬；D為轉(zhuǎn)軸直徑。假如忽視邊沿齒的差異，

14、則能夠近似以為gNgtgs（5-8）漏磁導(dǎo)1）磁鐵外側(cè)漏磁導(dǎo)hmd10D0ln（5-9）hm2）級(jí)間漏磁導(dǎo)如圖5-4所示，假定磁力線為穿過級(jí)間的直線，則0Dcc(5-10)2hmc的尺寸如圖5-4所示。關(guān)于斜角磁極，c可取為磁鐵到斜角開始處的距離。圖5-4漏磁導(dǎo)的求法六磁性液體密封中磁路的計(jì)算方法經(jīng)過磁路計(jì)算求得密封空隙的磁壓降Fg后，即可求出空隙內(nèi)的磁感覺強(qiáng)度Bg0Fg(6-1)g式中，g是極下的空隙，沿軸向是變化的，從而磁場(chǎng)也是變化的。正是因?yàn)榇艌?chǎng)的變化，才產(chǎn)生磁場(chǎng)力，實(shí)現(xiàn)了密封。在單級(jí)密封中，極尖下的空隙最小，磁場(chǎng)最強(qiáng)0FgBmaxg磁極雙側(cè)的磁場(chǎng)跟著距離的增添很快減弱。當(dāng)磁場(chǎng)流體許多時(shí)

15、，能夠以為在極限狀態(tài)下，磁性液體密封環(huán)高壓側(cè)的界限上的磁感覺強(qiáng)度為Bmax，而在低壓側(cè)的磁感覺強(qiáng)度遠(yuǎn)小于Bmax，能夠忽視，則單級(jí)密封的極限密封壓差PmaxMsBmax（6-2）式中，Ms為磁性液體的飽和磁化強(qiáng)度，見p19。北交大制備的磁液指標(biāo)見p11。若考慮低壓側(cè)磁場(chǎng)的影響，則能夠以為Pmax0.8MsBmax（6-3）關(guān)于多級(jí)密封，齒下的場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng)0Fg（6-4）Bmaxg槽下的磁場(chǎng)最弱0Fg（6-5）Bming1s2式中，s為槽寬。忽視末級(jí)齒下磁場(chǎng)的差異，則任一級(jí)的極限密封壓差為PmaxMsBmaxBmin（6-6）N級(jí)密封的極限密封壓差的計(jì)算值PmaxNMsBmaxBmin上述摘自李德才

16、著磁性液體密封理論及應(yīng)用第95頁-110頁節(jié)磁性液體密封磁場(chǎng)的磁路計(jì)算七磁性液體密封中永磁資料的設(shè)計(jì)（摘自第138-139頁）永遠(yuǎn)磁鐵的設(shè)計(jì)原則包含兩個(gè)基本要求：第一是保證密封工作空隙中的磁場(chǎng)強(qiáng)度切合選定的數(shù)值，既可是高，也可是低；第二是要求永遠(yuǎn)磁鐵內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度Hm和磁感覺強(qiáng)度Bm工作在資料的最大磁能積點(diǎn)處。這樣才能更有效地利用它內(nèi)部的磁能，這就要求永遠(yuǎn)磁鐵的軸向長度Lm和截面積Sm有一適合的比率。依據(jù)磁路定律，在忽視永遠(yuǎn)磁鐵內(nèi)阻的條件下，永遠(yuǎn)磁鐵自己產(chǎn)生的磁壓UmHmLm應(yīng)等于外磁路的磁壓降，從而有HmLm2f1u（7-1）式中，f1為磁路的磁壓損失系數(shù)，等于永遠(yuǎn)磁鐵產(chǎn)生的磁壓與作用在工作

17、空隙上的實(shí)用磁壓之比。它包含了導(dǎo)磁極靴和轉(zhuǎn)軸上邊的磁壓損失、磁鐵與極靴接觸面處的氣隙磁壓損失、磁力線在工作空隙中曲線效應(yīng)的磁壓損失等因素。一般取f11.051.55，式（7-1）右邊的2表示磁路中有兩個(gè)空隙。工作空隙上的磁壓u可由最大工作場(chǎng)強(qiáng)H0的表達(dá)式求得，矩形時(shí)有uH0Lg（7-2）Lg為密封的最小空隙。將式（7-2）代人式（7-1）時(shí)，可解出永磁體長度計(jì)算式2f1H0Lg（7-3）LmHm永遠(yuǎn)磁鐵產(chǎn)生的磁感覺通量mBmSm應(yīng)等于外磁路中的總磁通量BmSmf2（7-4）式中，f2為磁路的磁流損失系數(shù)，等于永遠(yuǎn)磁鐵產(chǎn)生的總磁感覺通量與經(jīng)過極齒的實(shí)用磁通量之比。它考慮的影響因素有極靴、轉(zhuǎn)軸側(cè)面

18、的漏磁通，永遠(yuǎn)磁鐵側(cè)面的漏磁通，極齒邊緣效應(yīng)得漏磁通等。因?yàn)樗粏魏痛怕返臉?gòu)造形狀相關(guān)，并且和磁路的資料、四周環(huán)境的材料以及加工工藝等因素相關(guān)，需要聯(lián)合實(shí)質(zhì)狀況，按磁路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)選用。每一個(gè)極靴上擁有N0各矩形齒的構(gòu)造中，齒型地區(qū)流過的實(shí)用磁通量可由下式求得：N00（7-5）式中0為經(jīng)過一個(gè)齒的磁通量。要求永遠(yuǎn)磁鐵內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度Hm和磁感覺強(qiáng)度Bm工作在資料的最大磁能積，假如已知所采納永磁資料的退磁曲線，則能夠從曲線上直接查出最大磁能積點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的Hm和Bm，代入前面公式即可。假如沒有退磁曲線，知道永磁資料的3個(gè)基本磁性參數(shù)：Br、Hc和BHmax，則能夠用以下公式近似計(jì)算出工作點(diǎn)的Hm和BmHm

19、HcHBBrBmBrHBHcmaxmax（7-6）關(guān)于矩形齒，其永遠(yuǎn)磁鐵的長度及截面積還能夠采納以下方法確立。一個(gè)齒型的幾何磁導(dǎo)G0定義為該齒型地區(qū)中所經(jīng)過的磁通量0與最大工作磁感覺強(qiáng)度B0之比，即G00/B0，單位量綱為長度平方。在文件1516中，作者建議關(guān)于如圖7-1所示的矩形構(gòu)造進(jìn)行取值，取值范圍為：第一特色比Lt35t1Lg第二特色比Lh0.81t2Ls第三特色比tLs10253Lg依據(jù)Lg的設(shè)計(jì)值即可計(jì)算出齒寬Lt、槽寬Ls和槽深Lh。接下來依據(jù)t3的偵察圖7-1的曲線，得出所設(shè)計(jì)齒型的G2，并代人公式G0RLg6.278t14G2（mm2）（7-7）算出幾何磁導(dǎo)G0。式中R為轉(zhuǎn)軸半

20、徑，圖中為最大相對(duì)磁導(dǎo)率差。2f1B0Lg（mm）（7-8）依據(jù)Lm0Hm求出永遠(yuǎn)磁鐵的軸向尺寸。依據(jù)Sm0.5f2B0NG0（mm2）（7-9）Bm求出永遠(yuǎn)磁鐵的截面積，式中，04107，N為密封級(jí)數(shù)。下邊摘自文件15磁流體真空轉(zhuǎn)軸密封構(gòu)造的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法的研究磁流體密封構(gòu)造的實(shí)質(zhì)許用耐壓能力P可由下式給出PMB0Nn（N/m2）（8-1）式中M磁流體均勻磁化強(qiáng)度（A/m）；與飽和磁化率有差，見p20B0最大工作磁感覺強(qiáng)度（T）；最大相對(duì)磁導(dǎo)率差；偏愛影響系數(shù)；N密封級(jí)數(shù)n安全系數(shù)公式的特色在于：不單從量值上正確全面地計(jì)算了耐壓值，能夠作為密封構(gòu)造設(shè)計(jì)的最基本公式；并且公式右邊的6個(gè)因子，都

21、分別反應(yīng)了影響實(shí)質(zhì)許用耐壓能力的一項(xiàng)因素，可以各自獨(dú)立地進(jìn)行研究，從而將耐壓計(jì)算與構(gòu)造設(shè)計(jì)直接聯(lián)系起來。下邊將分別議論各個(gè)因子的意義以及對(duì)構(gòu)造設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用。1磁流體的均勻磁化強(qiáng)度M這一因子反應(yīng)的是作為密封工作介質(zhì)的磁流體資料的磁化性質(zhì)對(duì)實(shí)質(zhì)耐壓得影響。磁流體均勻磁化強(qiáng)度可定義為1Hmax（8-2）MMHdH（A/m）HminHmaxHmin式中Hmax、Hmin分別為密封空隙中的最大、最小工作磁場(chǎng)強(qiáng)度；MH為磁流體的磁化曲線。由（8-1）式可知，磁流體的M值越大，越有益于密封耐壓的提升。所以，在選取磁流體資料時(shí)應(yīng)予以考慮。合理采納磁流體資料，還應(yīng)全面考慮密封工作條件。一般要求被密封物質(zhì)與磁流

22、體載液不擁有相親性；不與磁流體發(fā)生損壞性化學(xué)反響；真空密封應(yīng)選擇飽和蒸汽壓低的磁流體；工作環(huán)境溫度偏高或偏低時(shí)應(yīng)選擇能夠用于該溫度范圍的磁流體。2偏愛影響系數(shù)這一系數(shù)定量反應(yīng)了轉(zhuǎn)軸軸線相關(guān)于極靴軸線出現(xiàn)偏愛振動(dòng)等狀況時(shí)對(duì)密封耐壓的降低作用。偏愛影響系數(shù)定義為轉(zhuǎn)軸相關(guān)于極靴存在偏愛時(shí)的密封耐壓值與轉(zhuǎn)軸無偏愛時(shí)的密封耐壓值之比。假如將轉(zhuǎn)軸軸線的偏愛量t與密封空隙Lg之比定義為密封構(gòu)造的空隙變化率rt/Lg，則與r的關(guān)系為1r11或rr122（8-3）r的取值范圍為0，1，的對(duì)應(yīng)取值為1，0，構(gòu)造設(shè)計(jì)中合理選用r和的值，決定著重要的構(gòu)造設(shè)計(jì)基本參數(shù)齒型空隙Lg的設(shè)計(jì)原則。單從磁路設(shè)計(jì)角度出發(fā)，密封空

23、隙Lg越小越好，但從r定義式及（8-3）式能夠看出：假如轉(zhuǎn)軸可能產(chǎn)生的偏愛量較大，而將Lg設(shè)計(jì)較小，則空隙變化率取值偏大而偏愛影響系數(shù)取值很小，這樣由（8-1）式計(jì)算出的實(shí)質(zhì)耐壓反而很小。實(shí)質(zhì)構(gòu)造設(shè)計(jì)中，應(yīng)第一選用適合的值（一般取在以上），再推算出相應(yīng)的r值，而后依據(jù)實(shí)質(zhì)構(gòu)造精度所能限制的轉(zhuǎn)軸最大偏愛量，計(jì)算出密封空隙的Lg取值。3最大工作磁感覺強(qiáng)度B0B0是密封齒型空隙中工作磁感覺強(qiáng)度的最大值，它的取值表現(xiàn)了磁回路構(gòu)造資料的性能對(duì)構(gòu)造設(shè)計(jì)的限制。由耐壓公式（8-1）剖析，希望氣隙中B0取值盡可能大，而依據(jù)磁極極靴極齒的最大磁感覺強(qiáng)度值，這就要求B0不可以超出極靴資料的飽和磁感覺強(qiáng)度值。不然，

24、極靴資料的磁導(dǎo)率變得很小，極齒齒型區(qū)出現(xiàn)局部磁扼流現(xiàn)象，使導(dǎo)磁回路的磁阻大增，磁路消耗嚴(yán)重；齒型區(qū)的磁場(chǎng)散布發(fā)生畸變，工作磁場(chǎng)強(qiáng)度差值反而減小，使實(shí)質(zhì)耐壓降落。實(shí)質(zhì)設(shè)計(jì)中，應(yīng)依照所選軟磁資料的磁導(dǎo)率與磁感覺強(qiáng)度關(guān)系曲線，選用適中的B0值，保證極靴工作在磁導(dǎo)率最大的狀態(tài)。如工業(yè)中常用的退火低碳鋼，一般取B01.01.6T，最大不超出2T。別的，對(duì)轉(zhuǎn)軸偏愛影響的研究結(jié)果表示，適合提升轉(zhuǎn)軸和導(dǎo)磁極靴的磁飽和程度，能夠降低密封耐壓對(duì)偏愛因素的敏感性，加強(qiáng)抗振性能。而假如所用磁流體資料穩(wěn)固性差，B0值過高會(huì)加快流體在強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)發(fā)生凝集、堆積，以致密封無效。4密封級(jí)數(shù)N與安全系數(shù)n密封級(jí)數(shù)N實(shí)質(zhì)就是整個(gè)密封

25、構(gòu)造的總極齒數(shù)量。在保證每個(gè)極齒下的磁場(chǎng)散布不變的前提下，總密封耐壓值正比于N。但從磁路設(shè)計(jì)角度看，每一片極靴上所設(shè)置的極齒數(shù)不宜過多，不然各極齒間磁場(chǎng)散布不均現(xiàn)象嚴(yán)重。在一般低壓密封中（耐壓12kg/cm2），能夠采納一組如圖1（c）所示的單磁路多級(jí)密封構(gòu)造，按實(shí)質(zhì)耐壓要求，計(jì)算出所需要的總級(jí)數(shù)N和每片極靴上的極齒數(shù)N/2。假如外界壓差過高，則應(yīng)采納多組串連的構(gòu)造形式。安全系數(shù)n的取值范圍是n1。它所考慮的因素是理論模型與實(shí)質(zhì)狀況的差異和應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)密封靠譜性所要求的保險(xiǎn)程度。5最大相對(duì)磁導(dǎo)率差齒型構(gòu)造的最大相對(duì)磁導(dǎo)率差定義為極齒空隙中磁場(chǎng)強(qiáng)度最大、最小值之差與最大值之比，即HmaxHmin/

26、Hmax。依據(jù)磁場(chǎng)剖析，當(dāng)極靴未達(dá)到磁飽和時(shí)，只與齒型構(gòu)造參數(shù)相關(guān)，而不受磁場(chǎng)大小的影響，能直觀地反應(yīng)出極齒形狀對(duì)耐壓能力的影響。極齒構(gòu)造的設(shè)計(jì)重點(diǎn)之一就是使值盡可能大。為全面反應(yīng)齒型構(gòu)造的特色，依據(jù)磁路計(jì)算的要求，定義齒型的幾何磁導(dǎo)G0為該齒型區(qū)中所經(jīng)過的磁通量0與最大工作磁感覺強(qiáng)度B0之比，即G00/B0，單位為m2。齒型構(gòu)造的G0越小，需要永遠(yuǎn)磁鐵供給的磁通量就越少，永遠(yuǎn)磁鐵的體積就越小，該齒型構(gòu)造也就越好。至此，能夠看出，磁流體真空轉(zhuǎn)軸密封的設(shè)計(jì)計(jì)算工作主要包含兩個(gè)內(nèi)容。一是極靴齒型構(gòu)造的設(shè)計(jì)與計(jì)算，即設(shè)計(jì)出大、G0小的最正確極齒構(gòu)造和適合的極齒數(shù)量，以保證密封構(gòu)造擁有足夠的耐壓能力，

27、并算出和G0的值；二是整個(gè)磁路的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算，目標(biāo)是保證密封空隙中的實(shí)質(zhì)最大工作磁感覺強(qiáng)度靠近選定的B0值，整個(gè)磁路內(nèi)部工作參數(shù)適合，外面構(gòu)造合理。下邊將分別議論這兩項(xiàng)內(nèi)容的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。最正確極齒構(gòu)造的設(shè)計(jì)與計(jì)算極齒形狀關(guān)于整個(gè)密封件工作性能的影響作用早已為人們所熟知，很多學(xué)者都曾從不一樣角度致力于極靴齒型最正確構(gòu)造參數(shù)的研究。理論與實(shí)驗(yàn)的研究表示，關(guān)于單磁路多級(jí)磁流體密封構(gòu)造，矩形極齒和梯形極齒是較為理想的兩種齒型。前者不耐壓能力大、雙方向耐壓相同、便于加工、性能簡單保證；后者磁場(chǎng)梯度大、磁流體界面穩(wěn)固性好，耐壓能力也較大。所以本文主要介紹這兩種齒型的構(gòu)造參數(shù)設(shè)計(jì)重點(diǎn)。L=N0*B/2B

28、LtLsLhLgR1兩個(gè)判據(jù)和G0的計(jì)算如前所述，齒型構(gòu)造的最大相對(duì)磁導(dǎo)率差和幾何磁導(dǎo)G0是評(píng)論齒型好壞的重點(diǎn)指標(biāo)，也是磁路計(jì)算和耐壓計(jì)算所必要的參數(shù)。依據(jù)工程設(shè)計(jì)的需要，關(guān)于一個(gè)給定的齒型結(jié)構(gòu)（各齒型構(gòu)造參數(shù)如圖2標(biāo)明），可按以下簡化方法獲得和G0的值。矩形極齒，因?yàn)榧庸すに囁蓿Ｈ/L3。在此條件下，可依據(jù)Lh/Ls和L/Lgtgs的值，直接從圖3中查取值和系數(shù)G2，代入下式即可計(jì)算處該齒型的幾何磁導(dǎo)：G0RLg6.287Lt/Lg4G2式中轉(zhuǎn)軸半徑R、齒型空隙Lg能夠是隨意的長度單位，G0的單位為對(duì)應(yīng)的長度平方。2最正確齒型構(gòu)造參數(shù)的取值依據(jù)磁場(chǎng)幾何相像性原理剖析，極齒形狀關(guān)于齒型區(qū)

29、內(nèi)磁場(chǎng)散布的影響作用，只與極齒各結(jié)構(gòu)參數(shù)間的比率關(guān)系相關(guān)，而不受各參數(shù)獨(dú)立取值的影響。經(jīng)過理論和實(shí)踐的研究，矩形極齒最正確構(gòu)造參數(shù)比值的取值范圍是：第一特色比Lt/Lg35；Ls/Lg2030。按此最正確取值選定各比值，代入前面已設(shè)計(jì)出的密封空隙值Lg，即可算出齒型的各構(gòu)造參數(shù)值。磁路的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算由圖1可知，整個(gè)密封件是一個(gè)小型閉合磁路系統(tǒng)。在磁流體密封構(gòu)造設(shè)計(jì)中，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算據(jù)有舉足輕重的作用，直接關(guān)系著可否保證工作耐壓，達(dá)到密封要求以及整個(gè)構(gòu)造設(shè)計(jì)的好壞。在達(dá)成前面的齒型構(gòu)造設(shè)計(jì)以后，接下來進(jìn)行的磁路設(shè)計(jì)工作就是要設(shè)計(jì)出適合資料和形狀的永遠(yuǎn)磁鐵，或依據(jù)永遠(yuǎn)磁鐵修正齒型構(gòu)造，最后按確

30、立的整個(gè)磁路構(gòu)造，驗(yàn)算磁路的實(shí)質(zhì)工作參數(shù)，保證密封件擁有足夠的耐壓能力。1永遠(yuǎn)磁鐵設(shè)計(jì)計(jì)算選擇何種永磁資料，需要全面綜合考慮各樣影響因素。因?yàn)榇盆F一般都是先開路充磁而后組裝磁流體密封磁路，磁鐵幾何形狀的退磁因子又較大，所以磁鐵經(jīng)常存在著有嚴(yán)重的自退磁效應(yīng)使工作點(diǎn)發(fā)生變化，為防止永磁鐵工作點(diǎn)過低，應(yīng)選擇矯頑力大的永磁資料。從結(jié)構(gòu)體積考慮，使用高磁能積資料可使永遠(yuǎn)磁鐵體積減小；高矯頑力資料可使永磁體軸向尺寸減小或同意密封空隙較大；高剩磁資料可使構(gòu)造徑向尺寸減小。實(shí)質(zhì)環(huán)境的工作溫度變化、沖擊振動(dòng)、接觸腐化性物質(zhì)及射線輻射等因素，也都限制著永磁資料的選擇。永遠(yuǎn)磁鐵幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算，主若是保證空隙中的

31、最大工作磁感覺強(qiáng)度B0。利用磁路工作氣隙的參數(shù)，即前面計(jì)算出的極靴齒型區(qū)的密封空隙Lg和幾何磁導(dǎo)G0，依據(jù)磁路磁壓定律和磁通量連續(xù)原理，可獲得以下永遠(yuǎn)磁鐵幾何尺寸設(shè)計(jì)公式：軸向長度Lm2f1H0Lg/Hm（6）橫截面積Sm0.5f2B0NG0/Bm（7）式中的f1為磁路的磁壓損失系數(shù)，等于永遠(yuǎn)磁鐵產(chǎn)生的磁壓與作用在工作空隙上的有用磁壓之比。它包含了導(dǎo)磁極靴和轉(zhuǎn)軸上的磁壓損失，磁鐵和極靴接觸面處的氣隙磁壓損失，磁力線在工作空隙中曲線效應(yīng)的磁壓損失等因素。f2為磁路的磁流損失系數(shù)，等于永遠(yuǎn)磁鐵產(chǎn)生的總磁通量與經(jīng)過極齒的實(shí)用磁通量之比。它考慮的因素有極靴、轉(zhuǎn)軸側(cè)面的漏磁通，永遠(yuǎn)磁鐵側(cè)面的漏磁通，極齒

32、邊沿效應(yīng)的漏磁通等。f1和f2不單與磁路的構(gòu)造形狀相關(guān)，并且和磁路的資料、四周環(huán)境的資料以及加工工藝等因素相關(guān)，永遠(yuǎn)磁鐵的自退磁效應(yīng)也應(yīng)經(jīng)過這兩個(gè)系數(shù)考慮，所以其取值范圍很寬，一般為2或更大。H0、B0分別為齒型空隙中的最大工作場(chǎng)強(qiáng)和磁感覺強(qiáng)度，二者關(guān)系為B00H0；Hm和Bm分別為構(gòu)成磁路后永遠(yuǎn)磁鐵內(nèi)部的實(shí)質(zhì)工作場(chǎng)強(qiáng)和磁感覺強(qiáng)度。為充分利用永磁資料內(nèi)部的磁能，降低永遠(yuǎn)磁鐵的用料，磁路設(shè)計(jì)時(shí)一般都希望將永磁體內(nèi)部實(shí)質(zhì)工作點(diǎn)選在永磁資料最大磁能積點(diǎn)H*、B*，即取HmH*，BmB*。假如已知所用永磁資料的退磁曲線，則能夠從曲線上直接查處最大磁能積點(diǎn)地方對(duì)應(yīng)的H*、B*；假如只有永磁資料的矯頑力Hc、剩磁密度Br和最大磁能積HBmax三項(xiàng)指標(biāo)值，則可由下式近似計(jì)算出H*和B*：H*HcHBBrB*BrHBHcmaxmax8）9）由（6）、（7）設(shè)計(jì)計(jì)算出永遠(yuǎn)磁鐵的幾何構(gòu)造參數(shù)后，一般是參照計(jì)算值來選用標(biāo)準(zhǔn)系列的永遠(yuǎn)磁鐵。假如標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品的尺寸與計(jì)算值相差不大，則可直接確立構(gòu)造，進(jìn)行校核計(jì)算；假如相差較大，則需依如實(shí)質(zhì)磁鐵尺寸，修正極靴齒型構(gòu)造，使磁路內(nèi)部的磁場(chǎng)工作參數(shù)取值