动力磁悬浮轴承径向位移自检测系统研究

发布时间：2020-07-03 10:03

【摘要】： 动力磁悬浮轴承(Power Magnetic Bearing简称P-MB),也称为无轴承电机,是近年来提出的一种新型电动机,在原理上是以普通的电机为基础,在定子上安装有两套不同极数的绕组,使其电磁铁提供的磁场不仅可产生支承转子的径向力,而且还可产生驱动转子的扭矩。由于其具有结构简单、制造方便、可靠性高、适合超高速运行等特点,目前已成为电机研究领域中的一个新热点。 目前工业领域中应用广泛的大多是传统的磁悬浮轴承,需要5~10个非接触式位移传感器来检测转子的位移,由于位移传感器的存在,使磁悬浮轴承的轴向尺寸变大、系统的动态性能及可靠性降低。又由于机械结构上的限制,使传感器不能装在磁悬浮轴承的中间,这样就造成系统的控制方程相互耦合,系统的控制器设计复杂。此外,由于位置传感器的价格较高,从而导致整个磁悬浮轴承系统的价格偏高,大大限制了它在工业上的推广应用。 本文基于动力磁悬浮轴承的基本运行原理,分析了计及转子偏心的悬浮力表达式,推导出悬浮绕组自感与转子径向偏移量之间的数学模型;基于动力磁悬浮轴承径向位移自检测运行原理,设计出采用高频信号的转子径向偏移量的检测电路;分析了转子偏心时悬浮绕组与转矩绕组的磁链关系,推导出基于U-I模型的悬浮绕组独立控制算法;采用DSP(TMS320LF2407A)作为主控芯片,设计出动力磁悬浮轴承的径向位移自检测控制系统。
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH133.3
【图文】：

图 1.1 洛仑兹力示意图Fig. 1.1 Schematic of Lorentz force在不同磁导率的磁性物质（如空气和铁芯）于铁磁物质表面向外，在动力磁轴承中的表表面和转子外表面产生的垂直径向磁吸引力克斯韦力是使动力磁悬浮转子悬浮的主要原子不偏离定子中心且给绕组通以对称的三相作用在转子上的麦克斯韦合力为零，如图 1. 1.2（b）所示，引起气隙磁密分布不均，则其中气隙减小处气隙磁密增大，麦克斯韦力小，作用在转子上的麦克斯韦力合力指向气的麦克斯韦合力就越大。

图 1-2 麦克斯韦力示意图Fig.1.2 Schematic of Maxwell Force（a） 定子与转子同心 （b） 定子与转子的中心不重合悬浮力产生原理2.2 节分析可知，当转子发生偏心时，由于引起的麦克斯韦力与转子而且转子偏心越大，作用在转子表面的麦克斯韦力也就更大，转子偏现象，因此一旦转子发生位移偏心，就再也无法回到平衡位置，无法浮[21]。磁轴承结构与普通感应电机类似，都是由定子和转子组成，只是在定有不同极对数的三相绕组，一套为转矩控制绕组，极对数为1p ，它产转矩，使得转子旋转，一套为悬浮控制绕组，极对数为2p ，两套绕组1 p± 1，它们产生不同的旋转磁场。当两个绕组生成的磁场旋转方向空间位置上重合且通入绕组中的电流频率一致时，转矩绕组中产生的

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本文编号：2739518