磁轴承磁路设计研究

磁轴承磁路设计研究

一、磁轴承中磁路设计问题的研究(论文文献综述)

吉用秋[1](2021)在《磁悬浮转子跌落在电磁保护轴承上的动力学研究》文中指出作为磁悬浮轴承系统的重要组成部分,保护轴承能够在磁悬浮轴承系统出现故障或者受到的载荷过大时作为转子的临时支承,以防止转子跌落在定子上造成破坏。传统的保护轴承由于不能消除保护间隙,转子产生强烈的振动,甚至会产生涡动,导致滚动轴承损坏。对此,本文提出了一种可以自动消除保护间隙的电磁保护轴承,并进行了相关研究。首先,基于等效磁路法建立了电磁机构的磁路模型,对其结构参数进行设计,应用Maxwell对所设计的结构进行仿真验证,得到了电磁力随着气隙大小的变化曲线。其次,建立了磁悬浮轴承失效前、后转子的动力学模型、转子与内衬套的碰撞模型、滚动轴承动力学模型以及电磁保护轴承机构运动学模型,详细分析了转子跌落在不同结构参数的电磁保护轴承上的动力学响应。研究发现:(1)转子的不平衡质量增加会导致滚动轴承受到的碰撞力显着增大,甚至超出其许用接触应力值,从而使得保护轴承性能下降,甚至失效。(2)锥面角度的增加会导致转子与内衬套发生碰撞的次数增加,锥面角度较大时,高的转子初始跌落转速会使得保护轴承失效;相反,减小锥面角度能够使得跌落后保护轴承内圈受到的轴向碰撞力减小,从而提高保护轴承消除间隙的可能性,但在径向保护间隙一定时,会导致轴向保护间隙增大。(3)电磁铁电磁力增大可以提高稳定支承后转子的旋转精度且减少消除间隙所需的时间,但同时也使得滚动轴承中滚珠受到的摩擦力矩显着提高,导致轴承发热严重,从而降低保护轴承的使用寿命。(4)随着转子初始跌落转速的提高,转子与内衬套之间的碰撞力大小的增加趋势随摩擦系数的增大而增大,摩擦系数较小时,转子与内衬套之间容易发生打滑现象,导致转子与内衬套之间发热严重,降低保护轴承的使用寿命;但摩擦系数较大时,由于碰撞力增大,可能会出现保护轴承失效的情况。(5)导向柱的安装位置在转子初始跌落转速较低时对保护轴承外圈振动位移影响较大,偶压状态下的振幅明显小于奇压;但在转子初始跌落转速较高时,安装位置基本没有影响。本文提出的电磁保护轴承装置从根本上消除了转子跌落产生涡动的可能,显着改善滚动轴承工况,延长了其使用寿命,提高了可靠性。

乐倩云[2](2021)在《离心泵用径向无耦合混合磁悬浮轴承电磁特性分析与研究》文中提出随着石油化工对管道输送技术要求的不断提高,离心泵的性能也被提出了更高层次的要求。因此,本课题针对支承离心泵电机的机械轴承在生产活动中的机械摩擦和能量损耗,提出一种高寿命、高效率的新型径向无耦合混合磁悬浮轴承。本文首先阐述化工离心泵的研究背景和实用价值,接着从磁路设计和参数设计两大方面出发,详细说明了径向无耦合混合磁轴承的悬浮原理。基于给出的电磁参数和结构参数具体数值,利用Magnet电磁软件对其进行三维建模和有限元仿真,分析不同情况下的气隙磁密和磁极磁密,以及力电流关系、力位移关系和耦合特性。研究结果表明,仿真数据和理论数据吻合度较高,所设计的磁轴承结构合理,悬浮机理正确。其次,基于X定子铁心和Y定子铁心互不干扰的特性,采用分散控制策略对径向无耦合混合磁轴承的两个单自由度通道进行独立PID控制,并通过Matlab搭建一套完整的磁悬浮轴承控制传递函数模型,从输出曲线上来看PID控制策略切实可行。最后,开发径向无耦合混合磁轴承数字控制系统的软硬件,搭建实验样机平台并对其硬件电路和软件程序进行调试,实验结果证明径向无耦合混合磁轴承拥有良好的悬浮性能。

段一戬[3](2021)在《十二极异极径向混合磁悬浮轴承的研究》文中研究指明混合磁悬浮轴承将主动磁悬浮轴承与被动磁悬浮轴承的优点相结合,具有漏磁小和功耗低的优点。以上特点使混合磁悬浮轴承日益广泛地应用于鼓风机、超高速离心机、飞轮储能、人工心脏等领域。但由于混合磁悬浮轴承在正常工作时,偏置磁场与控制磁场共存,且磁路较为复杂。目前许多传统的混合磁悬浮轴承仍然存在耦合较大、动刚度不足等问题。针对此问题,本文的主要研究内容概述如下:(1)提出了一种十二极异极径向混合磁悬浮轴承的结构,并且基于等效磁路法建立了十二极异极径向混合磁悬浮轴承的等效磁路模型,继而推导出了电磁力-电流/位移的数学关系式。然后以最大承载力为目标对十二极异极径向混合磁悬浮轴承进行了的结构参数设计,并通过有限元仿真计算验证了等效磁路模型的正确性与结构参数的合理性。(2)采用Magnet软件对十二极异极径向混合磁悬浮轴承进行了电磁场仿真分析,证明了十二极异极径向混合磁悬浮轴承磁场分布均匀,并且控制磁通与偏置磁通重合度较高。其次开展了对十二极异极径向混合磁悬浮轴承在控制绕组电流变化或转子铁心位移时的磁极间耦合情况的研究,并与八极异极径向混合磁悬浮轴承进行对比。Magnet仿真结果表明,十二极异极径向混合磁悬浮轴承相比于八极异极径向混合磁悬浮轴承有着耦合小的优点。(3)介绍了一种Magnet-Simulink联合仿真的方法。通过此方法能够将对十二极异极径向混合磁悬浮轴承开展的理论分析、有限元仿真分析与控制仿真分析有效结合,更为直观与便捷的评判在加入相应控制策略后十二极异极径向混合磁悬浮轴承系统的控制绕组电流、控制绕组电磁力、转子位移、转子速度等参数的优劣,并与八极异极径向混合磁悬浮轴承系统进行比较。Magent-Simulink联合仿真结果表明,十二极异极径向混合磁悬浮轴承相比于八极异极径向混合磁轴承,具有功耗低、耦合小、结构动刚度大、悬浮性能与支撑性能更为良好的优点。(4)搭建了十二极异极径向混合磁悬浮轴承测试台,并开展了对十二极异极径向混合磁悬浮轴承在控制绕组电流变化与转子位移时,定子磁极对应的气隙中磁感应强度变化趋势与耦合情况的实验研究。实验结果表明,十二极异极径向混合磁悬浮轴承在控制绕组电流变化和转子位移变化时,气隙中磁感应强度-电流/位移特性曲线的线性度良好,且磁极间耦合较小。

贺西武[4](2021)在《基于软磁复合材料的永磁偏置轴承动态特性及控制研究》文中认为随着现代工业的发展,电磁轴承作为一种无机械接触、微摩擦、无磨损的支撑方式,因无须润滑、密封、可在任意介质中运行的特点可替代传统机械轴承应用于高真空、超低温等极端环境,但电磁轴承也存在因磁材料饱和导致承载能力有限、驱动功率受限导致有效带宽有限等不足。为了解决高频工况下磁力不足及动态刚度问题,本文引引入具有高电阻率的软磁复合材料(SMCs),对已有电磁轴承进行结构优化,并对其进行理论及仿真研究。主要内容及结果如下:(1)提出一种由SMCs制成的新型永磁偏置推力轴承(PMTB)结构,基于自适应粒子群算法(APSO)对轴承的结构进行参数优化;通过有限元方法(FEM)获得PMTB在50Hz和1000Hz时的动态磁通分布;推导了考虑涡流效应的新型PMTB等效磁阻模型,且分析了不同材料PMTB的等效磁阻频率响应;在等效磁阻模型基础上,推导了动态力-电流刚度和动态力-位移刚度。结果表明,对于两类不同材料的PMTB,由SMCs制成的PMTB可以在0-1000 Hz的频率范围内提供更稳定的动态刚度,带宽达到1000 Hz,是传统材料制成的PMTB的100倍。(2)为满足动力装备轻量化要求,保证系统的稳定性、动态及支撑特性,提出一种结构紧凑、轴向长度短、体积较小的新型三自由度轴径向混合磁轴承(3-DOF ARHMB),轴向采用由SMCs制成的PMTB,径向采用叠片结构,并且在径向气隙增加具有单边聚磁性的Halbach结构以增强气隙磁密。首先,通过FEM分析了 3-DOF ARHMB的动态磁通分布,建立综合考虑涡流效应和漏磁效应的等效磁阻模型,并进行了该模型的频率响应分析;其次,建立与结构参数、等效磁阻和漏磁系数相耦合的约束函函数,采用APSO优化算法获得了 3-DOFARHMB的最佳结构参数;最后,基于等效磁阻模型,推导了轴向和径向力-电流刚度和力-位移刚度,并对不同结构和材料轴承的动态特性进行比较和分析。结果表明,新型3-DOF ARHMB相比PMTB将动态刚度提升大约6倍,与其他混合轴承相比电磁力高出大约3倍;由SMCs制成的3-DOF ARHMB具有更稳定的动态刚度,带宽达到1000Hz,在更高的频率条件下具有更好的动态特性,适用于高速旋转支撑。(3)针对提出的新型PMTB和3-DOF ARHMB结构,推导了被控系统的传递函数,对各控制组件进行了设计;基于传统PID控制,采用非线性整定PID和不完全微分PID两种控制策略对磁悬浮系统进行了仿真,避免了人为试凑控制参数,提升了系统的抗干扰能力;通过对控制系统响应结果分析可知,控制系统反应迅速,达到平稳状态所需时间短,稳态误差近似为零,相比传统的PID控制能够有效提升控制精度,增强系统的动态控制特性,具有良好的控制效果。

琚超[5](2021)在《磁悬浮轴承在托辊上的应用研究》文中提出带式输送机作为散装物料输送的主要设备之一,因其结构简单,可应用场景广泛,成本低廉,有运量大、运输距离长、可持续运输等特点,所以被广泛应用于煤矿、金属矿、码头、机场、物流、钢铁以及食品等各个行业。随着国家2006年“节能减排”政策的提出,长距离,大运量,低能耗,已经成为带式输送机发展的必然趋势。而传统带式输送机发展到今天,许多难以避免的问题一直存在,其中因传统托辊旋转阻力大而导致的高能耗问题就非常典型。有研究表明,传统带式输送机在输送过程中,大部分的能耗都与托辊有关,这其中主要是托辊自身回转产生的摩擦及托辊与输送带之间的摩擦,而这两种摩擦,都属于非有效摩擦,理论上应尽量减小,而对传统托辊的研究,却无法从根本上减小或者避免这两种摩擦。这就造成了传统托辊输送量的不稳定及大量的能源浪费,因此,解决托辊的摩擦问题,合理调节带速,降低能耗,就显得迫在眉睫。本文从托辊的现实问题出发,结合近年来研究越来越广泛的磁悬浮轴承,利用磁悬浮轴承无机械接触,结构简单,低能耗的特点,设想并提出将其应用到传统托辊中,代替传统机械轴承,以解决传统托辊因自身回转产生的摩擦导致的能耗问题。首先选用无源式磁轴承,并采用推力球轴承辅助支承,解决磁轴承中因磁环轴向偏移导致的不稳定问题。然后采用等效磁荷法,建立磁环的承载特性数学模型,并通过COMSOL Multiphysics软件进行有限元分析,对磁环从磁环充磁方向、磁环对数、叠加方式、气隙大小四个方面进行分析选择。结合理论计算,确定内外磁环最佳的配置形式,使其能够满足承载需求。同时对托辊相关结构进行设计,完善托辊结构。经有限元与理论结合论证显示,磁悬浮轴承代替传统机械轴承,应用到托辊中,能有效减小旋转阻力,提高带速,可以达到减小阻力,减少能耗,实现环保的预期目标,但成本问题一直存在,因条件及本人能力所限,仍有一些问题没有解决。本课题的内容可为未来磁悬浮托辊在带式输送机的应用研究中,提供一定参考。

何海婷,柳亦兵,巴黎明,周传迪,滕伟[6](2022)在《基于BP神经网络的飞轮储能系统主动磁轴承非线性动力学模型》文中研究表明主动磁轴承(active magnetic bearing,AMB)是飞轮储能系统中实现飞轮转子非接触支撑的核心部件,其对飞轮转子施加的作用力与多种非线性因素相关。采取"两步线性化"方法的传统线性模型抹除了非线性特性,难以准确描述其宽频谱的工作状态,也影响了控制系统的设计精度。针对该问题,文中基于替代映射的观点建立非线性的AMB模型。通过AMB的三维有限元计算模型的参数化计算和BP神经网络训练来获得对应的转移和偏执矩阵,然后建立描述转子位移和绕组电流与作用力之间映射关系的零维非线性动力学模型,并在Matlab/Simulink软件平台仿真实现。计算结果表明,AMB内存在四次高次项、交叉项等复杂非线性特性。与线性模型的对比表明,建立的非线性模型可以更准确描述AMB的非线性特性。该模型对飞轮储能系统仿真和控制系统开发具有一定意义。

张善猛[7](2021)在《基于磁轴承一体化的电感传感器性能分析》文中研究指明随着现代工业化的发展,对旋转机械小型化、工作环境清洁化、转速高速化、控制精确化等要求越来越高,磁悬浮电机因其高转速、无摩擦、体积小等优点,近年被大量应用。磁悬浮电机的关键部件主动磁轴承需要实时检测转子位置来改变定子铁芯施加的电磁力,电感传感器是利用线圈的自感或互感系数的变化,线性度好、抗干扰能力较强。首先,对磁轴承和传感器进行一体化结构设计,以适用于磁悬浮电机为目的,设计了传感器结构的尺寸、线圈匝数以及传感器激励等参数。在SolidWorks中建立其三维模型,再导入ANSYS Maxwell中,对一体化磁轴承结构进行磁路的仿真分析,确定控制线圈与传感器线圈单独形成磁回路,且线圈之间无相互干扰,验证了一体化结构的可行性。其次,对电感传感器进行了电路设计,选用MAX038芯片来产生激励信号,设计了信号检测与处理电路,加工了传感器驱动和调理电路板。因MAX038芯片带负载的能力有限,其最大工作频率只能调谐到0.94MHz,所以设计两种优化电路方案,MIC 1555芯片产生方波信号;4MHz晶体振荡器产生方波信号。最后,搭建了电感位移传感器静态标定实验平台,研究了磁轴承的气隙、转子材料、线圈匝数对位移测量的影响,以及电路参数对传感器检测范围的影响。实验分析表明,在量程1mm和0.6mm的有效的测量范围内,得出径向灵敏度曲线图(绝对值);对比了铝和不锈钢两种材料轴向、径向位移检测精度。本文设计的磁轴承一体化电感位移传感器结构简单、磁极间耦合作用弱,能够满足磁悬浮电机测量精度的要求,为磁轴承位移传感器的研究提供了一定的理论支持。

韩经纬[8](2021)在《永磁辅助静压空气轴承仿真分析与优化设计》文中研究表明轴承是电机等旋转机械中的关键部件。传统滚动轴承工作时存在接触摩擦,摩擦导致了损耗和误差,并对轴承的寿命产生显着的影响。因此非接触式轴承得到不断发展。静压空气悬浮轴承通过高压空气实现转子的支撑,具有高精度、长寿命等优点,但产生高压空气需要一定的功耗;永磁悬浮轴承则通过磁力实现转子支撑,结构简单、成本低、无功耗,但是可控性差。本文以径向载荷轴承为研究对象,提出一种永磁辅助静压空气轴承。采用静压空气轴承和永磁悬浮轴承相结合的结构,其中静压空气轴承提供主要的承载力,永磁磁悬浮轴承采用轴向多对叠加、交替磁化的方式,负责提供稳定的承载力,尤其是在静压轴承的压力建立过程中发挥作用。本文首先通过理论推导建立静压空气轴承数学模型,然后利用有限元分析方法,针对静压空气轴承的静动态特性及其影响因素进行仿真探究。以承载能力、耗气量和表压比为优化目标,对静压空气轴承进行了结构设计。对被动式永磁悬浮轴承进行建模与分析,研究了轴承结构参数对静态特性影响,完成了被动式永磁悬浮轴承的结构设计。最终提出了一种静压空气轴承和永磁悬浮轴承相结合的径向轴承,并进一步优化参数,有限元分析结果证明该轴承能够提高气浮轴承的承载力和承载刚度,减小耗气量。

姚舒晏[9](2020)在《磁悬浮飞轮转子多学科优化设计与实验》文中指出随着高空侦察技术和对地观测技术的需求不断提升,航天器对姿态控制的力矩精度和主动振动控制精度提出了越来越高的要求。传统的机械飞轮采用机械轴承支承,存在过零摩擦、粘滞力矩、摩擦磨损、需要润滑和寿命相对较低等缺点,限制了飞轮性能的进一步提升;磁悬浮飞轮采用磁悬浮轴承支承,克服了机械动量轮的诸多缺点,被认为是理想的惯性执行机构[1-2]。本文研究内容如下:(1)设计最优飞轮悬浮方案。为了保证磁悬浮飞轮能够实现高精度力矩输出并满足航天器的姿态控制需求,对比不同的飞轮结构方案,针对其工作特点,选定较优方案。在此基础上,针对飞轮体特性,选择合适的材料来加工不同的飞轮体零部件,并基于实际工程经验,给出飞轮系统的主要结构参数。针对磁悬浮飞轮真空密封的技术难题,总结出一种通用的磁悬浮飞轮密封系统设计方法。针对磁悬浮飞轮的工作特性,提出了一种磁轴承和传感器的检控共位设计,并设计出一种球面保护轴承,用来现有的球形飞轮转子。为了使磁轴承能快速稳定和抑制飞轮系统的振动,提出了一种偏转轴向阻尼器洛伦兹力磁轴承的结构设计。为解决现有隐式洛伦兹力磁轴承刚度低的特点,又提出了一种新型的高刚度隐式洛伦兹力偏转磁轴承。最后,总结了一种通用的洛伦兹力偏转磁轴承的设计方法,为洛伦兹力磁轴承的设计提供了较好的参考思路。(2)对磁悬浮电机进行结构设计优化,使得气隙磁密最大。为使磁悬浮飞轮气隙磁密达到最大,降低功耗,基于现有的工程技术需求,对磁悬浮飞轮电机结构尺寸进行优化。通过陀螺动力学方程的推导,确定了飞轮转子最佳极赤转动惯量的比值范围,使得飞轮转子稳定运行时,进动和章动对转子影响较小。将永磁体和内、外导磁环的尺寸设为设计变量,气隙磁密作为优化目标,利用优化软件Isight集成有限元软件ANSYS,并采用序列二次规划法对电机结构进行优化,最终得到最优磁密。(3)对磁悬浮飞轮转子进行设计优化,使得转子系统质量最小。现有的磁悬浮飞轮转子优化大多集中在磁路拓扑结构及控制系统优化,为提升飞轮整体性能,根据现有磁悬浮飞轮工程化的实际需求,运用陀螺力学控制理论,推导出使得磁悬浮飞轮转子径向平动通道解耦的条件,简化磁轴承控制器设计。将飞轮转子组件的轮缘和轮辐等相关尺寸作为设计变量,基于实际工程需求设定约束变量,并将转子的极赤转动惯量比值和飞轮转子径向平动通道解耦的条件也设为约束变量,将转子质量最小设为目标函数,建立优化模型,最终优化得到最优转子结构。(4)基于以上优化结果,搭建实验测试平台对磁悬浮飞轮样机进行测试。通过示波器测量转子的一阶共振频率,并与转子模态仿真结果进行对比,验证优化方法及结果的准确性。不平衡振动仿真和转子径向平动通道解耦实验再一次验证了优化的效果。通过转子离线动平衡实验来降低转子的不平衡量,又通过测定飞轮的稳态功耗和最大瞬态功耗来验证飞轮的功耗符合要求。

侯天阳[10](2020)在《软磁复合材料电磁推力轴承结构设计及动态特性研究》文中认为为了研究电磁推力轴承的动态特性,本文基于双目标优化和电磁场理论,采用有限元方法建立了电磁推力轴承的电磁场及强度模型。结合具体的电磁环境,进行电磁场分析并构建了合理的磁回路,根据轴承在实际工况时的动态响应,将轴承的动态性能和强度标准作为评判轴承设计合理性的主要指标。主要研究内容如下:(1)在分析电磁推力轴承基础结构的基础上,建立了以减轻轴承质量和降低涡流损耗的双目标优化模型,对建立的目标函数进行优化,得到最优结构参数。引入了创新的“磁环”结构设计,用以均衡推力盘与定子接触处的磁场和磁性能,更加合理的平衡接触处的磁场变量。(2)分析了优化结构的电磁场特性,得到不同频率下的磁力线、能量损耗、气隙磁通密度以及推力盘表面磁场强度。结果表明随着频率增加电磁轴承的能量损耗近似呈抛物线增加,磁力线在线圈附近分布最密集,同时在线圈周围气隙磁通密度以及推力盘磁场强度均达到最大值。将电磁推力轴承系统的磁路进行了等效电路仿真,通过等效简化单元分析轴承的磁回路特性。运用所得结论,结合系统的材质进行磁路改善。(3)考虑软磁材料磁环不均匀磁化和磁体边缘效应对承载能力的影响,建立了不均匀磁化电磁轴承承载力模型,分析所受到的不均匀磁化承载力大小,采用有限元法对模型进行动态强度仿真,分析了不同磁隙和动态条件下轴承的承载力和刚度。结果表明轴承在合理使用范围内,由软磁材料制造的电磁推力轴承能够承受碳钢轴承的强度。(4)将软磁复合材料应用到电磁推力轴承中,基于等效磁阻模型分析了轴承的动态特性,包含涡流效应的动态电流刚度、位移刚度及电磁力。结果表明软磁材料制备的电磁轴承不仅降低了涡流损耗,而且电磁力动态带宽明显增加,能提供更为稳定的电磁力,从而有效提高了轴承性能。

二、磁轴承中磁路设计问题的研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、磁轴承中磁路设计问题的研究(论文提纲范文)

(1)磁悬浮转子跌落在电磁保护轴承上的动力学研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 国内外研究现状
        1.1.1 固定保护间隙保护轴承研究现状
        1.1.2 零间隙保护轴承研究现状
    1.2 课题研究对象、内容及论文安排
        1.2.1 研究对象
        1.2.2 研究内容
        1.2.3 文章安排
第二章 电磁机构的设计与动态仿真分析
    2.1 电磁机构的设计
        2.1.1 电磁机构等效磁路建模
        2.1.2 电磁机构电磁力的计算及参数设计
    2.2 电磁机构动态仿真分析
        2.2.1 电磁机构有限元仿真
        2.2.2 仿真结果与分析
    2.3 本章小结
第三章 转子跌落在电磁保护轴承上的动力学研究
    3.1 动力学模型的建立
        3.1.1 刚性转子的动力学模型
        3.1.2 转子与内衬套碰撞模型
        3.1.3 角接触球轴承模型
        3.1.4 电磁保护轴承机构运动学模型
    3.2 转子跌落在电磁保护轴承上的动力学分析流程
    3.3 本章小结
第四章 转子跌落在电磁保护轴承上的动力学仿真研究
    4.1 转子跌落后的动力学响应
        4.1.1 仿真研究
    4.2 转子不平衡质量的影响
        4.2.1 不平衡质量对最大碰撞力及滚珠接触应力的影响
        4.2.2 不平衡质量对电磁保护轴承性能的影响
    4.3 锥面角度的影响
        4.3.1 锥面角度模型
        4.3.2 不同锥角对滚动轴承碰撞力的影响
        4.3.3 不同锥角对电磁保护轴承性能的影响
        4.3.4 锥面角度-电磁力对电磁保护轴承性能的共同影响
    4.4 电磁力大小的影响
        4.4.1 滚动轴承摩擦力矩
        4.4.2 电磁力大小对滚动轴承内部摩擦力矩的影响
        4.4.3 电磁力大小对滚动轴承发热量的影响
        4.4.4 电磁力大小对电磁保护轴承性能的影响
    4.5 转子与内衬套之间摩擦系数的影响
        4.5.1 摩擦系数对最大碰撞力的影响
        4.5.2 摩擦系数对电磁保护轴承性能的影响
        4.5.3 摩擦系数-电磁力对电磁保护轴承性能的共同影响
    4.6 导向柱安装位置的影响
        4.6.1 安装位置示意图
        4.6.2 安装位置对电磁保护轴承性能的影响
    4.7 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 主要创新及研究工作
    5.2 工作展望
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢

(2)离心泵用径向无耦合混合磁悬浮轴承电磁特性分析与研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 化工离心泵的研究背景及意义
    1.2 磁悬浮轴承发展史
        1.2.1 磁轴承在国外发展
        1.2.2 磁轴承在国内发展
    1.3 磁轴承系统概况
        1.3.1 磁轴承系统组成及工作原理
        1.3.2 磁轴承的分类
        1.3.3 几种典型磁轴承拓扑结构
        1.3.4 磁轴承研究与发展趋势
    1.4 论文工作的主要内容
    1.5 小结
第2章 径向无耦合混合磁轴承数学模型和参数设计
    2.1 基本原理
        2.1.1 电磁场理论
        2.1.2 等效磁路理论
    2.2 径向无耦合混合磁轴承结构和原理
        2.2.1 基本结构
        2.2.2 悬浮原理
    2.3 永磁静态磁路
        2.3.1 永磁材料特性分析
        2.3.2 永磁静态工作点
    2.4 永磁动态磁路
        2.4.1 环境设定
        2.4.2 数学模型
    2.5 关键参数设计
        2.5.1 气隙长度的确定
        2.5.2 控制线圈安匝数和径向磁极面积的确定
        2.5.3 定转子结构参数的确定
        2.5.4 永磁体几何尺寸的确定
    2.6 小结
第3章 径向无耦合混合磁轴承仿真分析
    3.1 径向无耦合混合磁轴承模型设计
        3.1.1 关键参数设计流程
        3.1.2 已知参数和设计结果
    3.2 有限元仿真分析
        3.2.1 电磁分析软件Magnet建模
        3.2.2 磁通分布和气隙磁密
        3.2.3 力电流刚度和力位移刚度
        3.2.4 径向两自由度之间耦合性分析
    3.3 小结
第4章 径向无耦合混合磁轴承控制系统
    4.1 径向无耦合混合磁轴承控制系统组成
        4.1.1 控制系统模型
        4.1.2 控制策略
        4.1.3 控制系统传递函数结构
    4.2 PID控制器设计
        4.2.1 控制器选用
        4.2.2 PID控制规律
        4.2.3 PID控制器设计
    4.3 磁轴承控制系统模型
        4.3.1 功率放大器
        4.3.2 位移传感器
        4.3.3 转子力学模型
    4.4 PID控制仿真
        4.4.1 系统状态方程组
        4.4.2 PID控制仿真
    4.5 小结
第5章 径向无耦合混合磁轴承实验研究
    5.1 径向无耦合混合磁轴承实验系统组成及原理
    5.2 径向无耦合混合磁轴承系统硬件设计
        5.2.1 数字控制系统硬件组成
        5.2.2 DSP最小应用系统设计
        5.2.3 位移检测电路设计
        5.2.4 开关功放电路设计
    5.3 径向无耦合混合磁轴承系统软件设计
        5.3.1 主程序模块
        5.3.2 中断服务子程序
    5.4 实验结果
    5.5 小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文的主要工作
    6.2 后续研究与展望
参考文献
攻读硕士学位期间的科研成果
致谢

(3)十二极异极径向混合磁悬浮轴承的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 电磁轴承技术的研究现状
        1.1.1 电磁轴承的分类
        1.1.2 电磁轴承控制器的研究现状
        1.1.3 电磁轴承刚度的研究现状
    1.2 混合磁悬浮轴承的研究现状
        1.2.1 同极混合磁悬浮轴承的研究现状
        1.2.2 异极混合磁悬浮轴承的研究现状
    1.3 存在的问题及课题的提出
    1.4 课题的研究意义与本文内容安排
第2章 十二极异极径向混合磁悬浮轴承的结构参数设计与等效磁路模型分析
    2.1 异极径向混合磁悬浮轴承的基本结构
    2.2 十二极异极径向磁悬浮轴承的基本结构与工作原理
    2.3 十二极异极径向混合磁悬浮轴承的等效磁路模型
    2.4 十二极异极径向混合磁悬浮轴承的结构参数设计
        2.4.1 定子磁极面积
        2.4.2 控制绕组
        2.4.3 定转子结构参数
        2.4.4 定子嵌线槽
        2.4.5 结构参数
    2.5 电磁力-电流/位移特性曲线
    2.6 本章小结
第3章 十二极异极径向混合磁悬浮轴承的Magnet仿真分析
    3.1 十二极异极径向混合磁悬浮轴承的电磁场仿真
    3.2 耦合分析
        3.2.1 异极径向混合磁悬浮轴承在电流变化时的耦合对比
        3.2.2 转子位移变化时耦合情况分析
    3.3 本章小结
第4章 十二极异极径向混合磁悬浮轴承的Magnet-Simulink联合仿真
    4.1 Magnet-Simulink联合仿真
    4.2 PID控制器参数整定
    4.3 异极径向混合磁悬浮系统的悬浮仿真
        4.3.1 位移响应分析
        4.3.2 电磁力响应分析
        4.3.3 速度响应分析
        4.3.4 平衡电流分析
    4.4 异极径向混合磁悬浮轴承系统联合仿真的结构动刚度分析
        4.4.1 冲击平衡仿真
        4.4.2 结构动刚度分析
    4.5 本章小结
第5章 十二极异极径向混合磁悬浮轴承的实验研究
    5.1 实验介绍
        5.1.1 十二极异极径向混合磁悬浮轴承测试台的组成
        5.1.2 实验平台的介绍
    5.2 霍尔传感器的标定
    5.3 气隙中磁感应强度检测实验与耦合分析
        5.3.1 定子单组磁极控制电流变化时耦合分析实验
        5.3.2 定子上磁极电流变化与左磁极电流1A时耦合分析实验
        5.3.3 定子上-左磁极控制电流变化时耦合分析实验
        5.3.4 转子在垂直方向位移时耦合分析实验
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文主要工作与创新点
    6.2 研究展望
参考文献
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文
致谢

(4)基于软磁复合材料的永磁偏置轴承动态特性及控制研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 电磁轴承涡流问题研究现状
        1.2.2 永磁偏置轴承结构研究现状
        1.2.3 轴承结构参数优化方法研究现状
    1.3 研究内容
2 新型永磁偏置推力轴承优化和动态特性分析
    2.1 引言
    2.2 基于APSO算法的PMTB结构参数设计
        2.2.1 结构优化变量设计
        2.2.2 优化模型的建立
        2.2.3 基于APSO算法求解优化模型
    2.3 永磁偏置推力轴承电磁场分析
    2.4 永磁偏置推力轴承等效磁阻模型
    2.5 永磁偏置推力轴承等效磁阻频率响应
    2.6 永磁偏置推力轴承动态刚度分析
        2.6.1 动态力-电流刚度
        2.6.2 动态力-位移刚度
    2.7 本章小结
3 新型三自由度轴-径向混合磁轴承结构优化和动态特性分析
    3.1 引言
    3.2 三自由度轴-径向混合磁轴承结构设计及工作原理
    3.3 三自由度轴-径向混合磁轴承动态磁路模型
        3.3.1 偏置磁通等效磁路
        3.3.2 轴向控制磁通等效磁路
        3.3.3 径向控制磁通等效磁路
        3.3.4 漏磁阻计算
    3.4 基于APSO算法的三自由度轴-径向混合磁轴承结构参数设计
        3.4.1 目标函数
        3.4.2 约束函数
        3.4.3 基于APSO算法的数学模型求解
    3.5 动态电磁力和刚度模型
        3.5.1 具有Halbach永磁阵列的3-DOF ARHMB磁力模型
        3.5.2 轴向动态刚度模型
        3.5.3 径向动态刚度模型
    3.6 结果分析
        3.6.1 3-DOF ARHMB等效磁阻频率响应
        3.6.2 3-DOF ARHMB动态特性
    3.7 本章小结
4 考虑涡流效应的永磁偏置轴承控制方法研究
    4.1 引言
    4.2 永磁偏置推力轴承控制原理
    4.3 永磁偏置推力轴承系统的数学模型
    4.4 控制系统组件设计
        4.4.1 位移传感器
        4.4.2 功率放大器
        4.4.3 控制器
    4.5 永磁偏置推力轴承控制策略比较
        4.5.1 非线性整定的PID控制
        4.5.2 不完全微分PID控制
    4.6 三自由度轴径向混合磁轴承控制仿真
    4.7 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录

(5)磁悬浮轴承在托辊上的应用研究(论文提纲范文)

中文摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 输送机的研究现状
        1.2.2 托辊的研究现状
    1.3 支撑方式的研究
        1.3.1 气垫式输送机
        1.3.2 磁垫式输送机
    1.4 磁悬浮轴承的研究现状
    1.5 本论文的研究任务
第二章 磁悬浮托辊的结构设计
    2.1 带式输送机的基本结构及工作原理
    2.2 托辊的介绍
        2.2.1 常见机械托辊的组成
        2.2.2 托辊的分类
    2.3 磁悬浮轴承选择
    2.4 磁悬浮托辊的结构设计
    2.5 密封结构与磁轴承支架的设计
        2.5.1 托辊的密封结构介绍及选择
        2.5.2 隔磁装置的设计
    2.6 本章小结
第三章 理论计算
    3.1 磁悬浮托辊的载荷计算
    3.2 无源磁悬浮轴承的简介
    3.3 磁悬浮轴承的结构及磁路设计
    3.4 磁悬浮托辊的数学模型建立
        3.4.1 单对磁环的数学模型建立
        3.4.2 磁环的承载特性研究
    3.5 本章小结
第四章 磁悬浮轴承的有限元分析
    4.1 软件简介
    4.2 麦克斯韦方程组
    4.3 磁场边界的条件
    4.4 磁悬浮托辊的有限元分析
        4.4.1 软件的基本设置
        4.4.2 磁悬浮托辊的有限元分析的准备工作
        4.4.3 磁悬浮托辊的充磁方向及叠加方式的研究
        4.4.4 磁环对数的选择与有限元分析
        4.4.5 磁悬浮轴承气隙的选择与有限元分析
    4.5 磁悬浮轴承的装配问题及轴承的推广
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢

(6)基于BP神经网络的飞轮储能系统主动磁轴承非线性动力学模型(论文提纲范文)

0 引言
1 模型的建立
    1.1 替代映射观点
    1.2 主动磁轴承的有限元模型
    1.3 BP神经网络
    1.4 系统仿真模型
        1.4.1 系统模型架构
        1.4.2 转子动力学模型
        1.4.3 控制系统模型
        1.4.4 主动磁轴承的非线性动力学模型
        1.4.5 主动磁轴承的线性动力学模型
2 仿真计算和结果分析
    2.1 主动磁轴承的非线性特性
    2.2 飞轮转子的非线性运动
3 结论
附录A转移矩阵和偏置矩阵

(7)基于磁轴承一体化的电感传感器性能分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 磁悬浮轴承概述
        1.1.1 磁悬浮轴承的特点
        1.1.2 磁悬浮轴承的分类
    1.2 磁轴承用位移传感器的性能要求
    1.3 常用磁轴承位移传感器
    1.4 磁轴承用位移传感器国内外研究现状
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 位移传感器的基本理论
    2.1 电感传感器简介
        2.1.1 自感式电感传感器
        2.1.2 互感式电感传感器
    2.2 电感式位移传感器原理及数学模型
    2.3 自感式电感传感器特性分析
        2.3.1 电感变化特性分析
        2.3.2 灵敏度特性分析
        2.3.3 线圈电流变化特性分析
        2.3.4 非线性分析
第3章 磁轴承与传感器一体化结构设计与仿真
    3.1 基于磁轴承的电感式位移传感器设计
        3.1.1 传统磁轴承结构
        3.1.2 磁轴承结构设计及原理
        3.1.3 电感式位移传感器材料选择和参数确定
        3.1.4 径向磁悬浮轴承组件
        3.1.5 径向磁悬浮轴承极对数
    3.2 磁轴承仿真分析
        3.2.1 有限元简介
        3.2.2 电磁场有限元分析方法
        3.2.3 结构模型建立
    3.3 径向磁悬浮轴承磁场分析
        3.3.1 不同磁极布置磁场分析
        3.3.2 气隙磁密特性
第4章 传感器测量电路的设计
    4.1 测量电路的整体设计方案
    4.2 电感传感器电路
        4.2.1 激励电路的设计
        4.2.2 信号检测电路设计
        4.2.3 信号处理电路设计
    4.3 电路优化方案一
        4.3.1 电源电路
        4.3.2 方波发生电路
        4.3.3 方波缓冲与偏置电路
        4.3.4 检波电路
    4.4 输入信号与仿真分析
        4.4.1 载波输入
        4.4.2 信号输入
        4.4.3 总体测量电路
    4.5 电路优化方案二
        4.5.1 位移检测电路
        4.5.2 测量电路
        4.5.3 测量电路仿真
第5章 传感器静态性能实验
    5.1 测试平台搭建
    5.2 转轴材料测试
    5.3 线性度与量程
    5.4 轴向与径向测量比较
第6章 总结与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 今后研究工作展望
参考文献
攻读硕士论文发表的情况
致谢

(8)永磁辅助静压空气轴承仿真分析与优化设计(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 气体润滑轴承的发展历程
        1.2.1 国外的发展概况
        1.2.2 国内的发展概况
    1.3 磁悬浮轴承发展历程
    1.4 发展前景
    1.5 本文主要工作
2 静压空气径向轴承模型
    2.1 静压空气轴承工作原理
    2.2 多孔节流静压空气径向轴承结构
    2.3 基本方程
        2.3.1 气体润滑连续性方程
        2.3.2 理想气体状态方程
        2.3.3 流体力学基本控制方程(Navier-Stocks)
    2.4 流体润滑基本控制方程——雷诺方程式
        2.4.1 基本假设
        2.4.2 气体润滑Reynolds方程一般形式
        2.4.3 边界条件
        2.4.4 等温条件下静态Reynolds方程
    2.5 静压空气轴承的气体流量和压力分布
        2.5.1 流经轴承节流孔的气体流量
        2.5.2 气膜厚度方程
        2.5.3 轴承间隙中的压力分布情况
        2.5.4 轴承耗气量
        2.5.5 表压比
    2.6 本章小结
3 静压空气径向轴承的静特性研究
    3.1 静特性计算
        3.1.1 承载力计算
        3.1.2 刚度计算
    3.2 径向轴承静态特性影响因素探究
        3.2.1 供气压力对承载性能的影响
        3.2.2 平均气膜厚度对承载性能的影响
        3.2.3 节流孔直径对承载性能的影响
    3.3 考虑表压比的静态特性探究
        3.3.1 改变气膜间隙厚度
        3.3.2 改变节流孔直径
    3.4 调节尺寸参数选取表压比
        3.4.1 改变节流孔直径调整表压比
        3.4.2 改变气膜间隙调整表压比
    3.5 一定转速下轴承气膜力和刚度的计算
        3.5.1 气膜力计算
        3.5.2 气膜刚度的仿真计算
    3.6 本章小结
4 永磁悬浮轴承的结构与分析
    4.1 永磁轴承的结构
        4.1.1 恩绍定理
    4.2 单对永磁轴承的有限元计算和优化
        4.2.1 径向磁化轴承参数影响规律
        4.2.2 轴向磁化轴承参数影响规律
        4.2.3 单对永磁环轴承优化结果
    4.3 本章小结
5 永磁辅助静压空气轴承结构设计与分析
    5.1 多对永磁轴承叠加计算和设计
        5.1.1 单一轴向磁化磁环叠加
        5.1.2 单一径向磁化磁环叠加
        5.1.3 旋转磁化磁环叠加
        5.1.4 叠加的轴向磁化磁环的轴向高度
    5.2 轴承总体设计
    5.3 空气轴承等部件对磁路的影响
    5.4 永磁辅助静压空气轴承结构优化
    5.5 本章小结
6 全文总结与展望
参考文献
攻读硕士期间取得的科研成果
作者简历

(9)磁悬浮飞轮转子多学科优化设计与实验(论文提纲范文)

学位论文数据集
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景与研究意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外磁悬浮飞轮研究现状
        1.2.2 国内磁悬浮飞轮研究现状
    1.3 论文研究工作与内容安排
第二章 磁悬浮飞轮结构及悬浮方案设计
    2.1 引言
    2.2 磁悬浮飞轮结构方案设计
        2.2.1 飞轮结构方案对比
        2.2.2 飞轮结构方案筛选及主要结构功能介绍
        2.2.3 系统主要零部件材料选择
        2.2.4 飞轮重要结构详细设计参数
    2.3 洛伦兹力磁轴承设计及方法总结
        2.3.1 偏转轴向阻尼器洛伦兹力磁轴承设计
        2.3.2 高刚度隐式洛伦兹力偏转磁轴承设计
        2.3.3 洛伦兹力偏转磁轴承设计方法总结
    2.4 磁轴承和传感器的检控共位设计及球面保护轴承设计
    2.5 磁悬浮密封系统设计方法总结
    2.6 本章小结
第三章 磁悬浮飞轮电机转子结构优化设计
    3.1 引言
    3.2 飞轮转子涡动频率分析
    3.3 电机转子组件结构设计与分析
    3.4 电机转子结构优化设计
        3.4.1 优化模型的建立
        3.4.2 优化方法和结果
    3.5 电机转子气隙磁密建模仿真及实验
    3.6 本章小结
第四章 飞轮转子组件多学科优化设计
    4.1 引言
    4.2 飞轮转子动力学建模分析及控制器简化
        4.2.1 优化模型的建立
        4.2.2 磁轴承通道解耦和控制器简化
    4.3 转子组件优化
        4.3.1 优化模型的建立
        4.3.2 优化方法及结果
    4.4 本章小结
第五章 磁悬浮飞轮转子系统悬浮测试与实验
    5.1 引言
    5.2 磁悬浮飞轮转子模态仿真及实验
        5.2.1 转子模态仿真
        5.2.2 模态测试实验
    5.3 转子不平衡振动仿真实验及径向平动悬浮通道解耦实验
        5.3.1 优化前后转子不平衡振动仿真实验验证
        5.3.2 转子径向平动悬浮通道解耦实验验证
    5.4 转子离线动平衡实验及功耗测定实验
        5.4.1 转子离线动平衡实验
        5.4.2 转子功耗测定实验
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介

(10)软磁复合材料电磁推力轴承结构设计及动态特性研究(论文提纲范文)

中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 电磁轴承的国内外研究现状
        1.2.2 电磁轴承涡流问题研究现状
        1.2.3 软磁复合材料研究现状
    1.3 本文主要研究内容
2 软磁复合材料电磁推力轴承结构设计
    2.1 电磁推力轴承的基本结构
    2.2 电磁推力轴承模型总体分析与目标函数
        2.2.1 设计变量
        2.2.2 双目标函数的建立
        2.2.3 约束条件
        2.2.4 不平衡磁拉力
    2.3 优化计算结果
    2.4 磁环的引入设计
    2.5 小结
3 软磁复合材料电磁推力轴承电磁场有限元分析
    3.1 有限元模型
    3.2 电磁轴承轴向磁场分析
        3.2.1 磁力线的分布
        3.2.2 结果分析
    3.3 径向电磁轴承磁场仿真分析
        3.3.1 分析前处理
        3.3.2 结果分析
    3.4 磁回路等效分析
        3.4.1 磁特性分析与磁回路计算
        3.4.2 循回验证磁路
        3.4.3 推力盘磁路仿真
    3.5 小结
4 软磁复合材料电磁推力轴承动强度分析
    4.1 电磁推力轴承力学模型
    4.2 不均匀磁化承载力计算
        4.2.1 磁极间的库仑力
        4.2.2 电磁推力轴承不均匀磁化的承载力
    4.3 其他承载力影响因素计算
        4.3.1 相对转角对磁力的影响
        4.3.2 磁隙对磁力的影响
    4.4 轴承不均匀磁化的刚度
    4.5 电磁推力轴承动强度
    4.6 小结
5 基于新型材料SMCs的推力轴承动态性能分析
    5.1 软磁复合材料SMCs特性
    5.2 电磁推力轴承有效磁阻模型
    5.3 有效磁阻分析
    5.4 电磁推力轴承动态性能
    5.5 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录

四、磁轴承中磁路设计问题的研究(论文参考文献)

  • [1]磁悬浮转子跌落在电磁保护轴承上的动力学研究[D]. 吉用秋. 江苏理工学院, 2021(02)
  • [2]离心泵用径向无耦合混合磁悬浮轴承电磁特性分析与研究[D]. 乐倩云. 淮阴工学院, 2021
  • [3]十二极异极径向混合磁悬浮轴承的研究[D]. 段一戬. 桂林理工大学, 2021(01)
  • [4]基于软磁复合材料的永磁偏置轴承动态特性及控制研究[D]. 贺西武. 西安科技大学, 2021
  • [5]磁悬浮轴承在托辊上的应用研究[D]. 琚超. 太原科技大学, 2021(01)
  • [6]基于BP神经网络的飞轮储能系统主动磁轴承非线性动力学模型[J]. 何海婷,柳亦兵,巴黎明,周传迪,滕伟. 中国电机工程学报, 2022(03)
  • [7]基于磁轴承一体化的电感传感器性能分析[D]. 张善猛. 扬州大学, 2021(08)
  • [8]永磁辅助静压空气轴承仿真分析与优化设计[D]. 韩经纬. 浙江大学, 2021
  • [9]磁悬浮飞轮转子多学科优化设计与实验[D]. 姚舒晏. 北京石油化工学院, 2020(06)
  • [10]软磁复合材料电磁推力轴承结构设计及动态特性研究[D]. 侯天阳. 西安科技大学, 2020(01)

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磁轴承磁路设计研究
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