偏心式涡电流分选机中不同结构磁系磁场的分析

2020-05-16

  偏心式涡电流分选机中传统开放式磁系的设计多采用经验公式和反复试验相结合的方法,而对于复合磁系磁场的设计,该方法的效率和准确性很难得到保证。本文借助ANYS Maxwell软件对4组不同结构磁系进行有限元分析,并研究特定结构磁系的磁场分布特性。

  磁系主磁极组由规格为85mmx65mmx18m的N35钕铁硼磁块构成,磁极组总高度为90mm,磁选机圆筒直径为600mm,主磁极顶部与筒体外表面间距5mm,磁极极性沿周向交替排布。磁极组的设计一共分为4组:A组磁系为单块规格磁块登加构成主磁极;B组和A组磁系规格相同,但在磁极间隙中加入和邻近磁极极性相同的小磁块;C组磁系为2块规格相同的磁块并列成一个磁极;D组磁系极面宽和A、B两组相同,但是在磁极间隙中加入高导磁材料软铁。各组磁系结构详细参数如表1所示。

  对以上4组磁系沿垂直轴方向取横截图建模,通过ANASYS Maxwell 7有限元分析软件进行二维静磁场分析,得到不同结构磁系的磁感应强度云图,为了便于进一步分析偏心式涡电流分选机磁滚筒表面磁场特性的分布规律,依次在距磁极组顶点径向距离为10、20、30、40、50mm处各设一条圆滑探针曲线,记录该曲线上的磁感应强度值,并生成4组磁系的磁感应强度曲线图。

  从中可以发现,在距离磁系表面相同距离处,磁场强度沿圆周方向呈波状分布;距磁系表面越近,磁场强度波动得越显明,随着距离磁系表面距离的增加,磁场强度逐渐衰减且波动趋于平缓;磁块的边角处磁场强度值偏大,符合磁体表面曲率越大,磁力线越密的分布规律:在常规开放式磁路磁极间隙处添加辅肋磁块的B组磁系,其周向磁场强度分布曲线的波动幅度比A组磁系波动幅度大,这说明添加辅肋磁极后的B组磁系不但提高了偏心式涡电流分选机磁极间隙处的磁场强度,还改变了磁系表面周向磁场梯度特性;在主磁极间隙中加入特定尺寸的辅助磁极后的B组磁系与只有主磁极配置方式的磁路相似,添加辅肋磁极后的磁路主要是通过改变磁极面宽与极间隙宽的配比来改变磁场分布特性;添加辅肋磁极后的磁路,其磁极面宽和磁极间隙宽的比值增大,磁系表面的磁场强度值波动趋于均匀,这意味其周向磁场梯度变小;

  对4组磁路磁感应强度分布曲线比较发现,在相同径向距离相对应位置处,C组磁系的磁感应强度均大于其他磁系。在距离磁系表面50mm处,C组磁系磁场强度分布曲线上波谷处的值仍达160mT,远远高于A、B、D3组磁路在磁场强度分布曲线上波谷处的值,因此C组磁系的磁场作用深度越大;D组磁系表面周向磁感应强度值变化较A组磁系剧烈,即其周向磁场梯度变大。

  在距离偏心式涡电流分选机磁系表面相同距离处,D组磁系的平均磁场强度值均小于A组磁系磁场强度,可得出添加高导磁材料软铁会使磁系的磁场作用深度减小的结论。

偏心式涡电流分选机

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