交流驱动磁浮电主轴系统研究
发布时间：2020-12-15 11:28
磁轴承是利用电磁力将转子悬浮于定子几何中心的一种非接触式的新型高性能轴承,它具有无摩擦、无磨损、无需润滑和密封、高速度、高精度、寿命长等一系列优良品质,为高速电主轴系统技术水平的提高创造了有利条件。目前,对磁轴承的研究主要还是以主动直流控制式磁轴承为对象,一个径向主动直流控制式磁轴承通常采用两个双极性功放,导致主动直流控制式磁浮电主轴结构复杂、体积大、成本高,难以在工程中推广应用。论文在国家自然科学基金(50575099)的支持下,根据无轴承电机原理,研究设计一种新型结构、采用逆变器驱动的交流混合磁轴承支承的电主轴系统,建立了系统状态方程、分析了出磁轴承的刚度和阻尼特性、研究其数字控制技术。论文主要工作如下:首先,交流混合磁轴承数学模型和磁浮电主轴状态方程的建立。阐述了二自由度、三自由度交流混合磁轴承的机械结构和工作原理,采用等效磁路法对其建立了数学模型;在此基础上,建立了五自由度交流混合磁浮电主轴的状态方程。其次,对交流混合磁轴承的刚度和阻尼特性进行了研究。在定义交直流混合磁轴承刚度与阻尼,并对交直流混合磁轴承刚度与阻尼进行计算的基础上,分析了磁轴承控制系统采用PD控制器时,控制参数...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 磁轴承国内外研究现状
1.2.1 磁悬浮轴承的国外研究现状
1.2.2 磁悬浮轴承的国内研究现状
1.3 磁轴承分类及交流磁轴承的研究意义
1.4 磁轴承的动静态性能的研究意义和研究现状
1.5 电主轴的研究现状及数字控制技术的研究意义
1.6 论文主要研究内容
第二章 五自由度交直流混合电主轴工作原理及数学模型
2.1 五自由度交直流混合磁轴承电主轴的总体结构
2.2 二自由度交流混合磁轴承的结构和数学模型
2.2.1 二自由度交流混合磁轴承结构与工作原理
2.2.2 二自由度交流混合磁轴承数学模型
2.3 三自由度交直流混合磁轴承结构和数学模型
2.3.1 三自由度交直流混合磁轴承结构与工作原理
2.4 五自由度交直流混合磁轴承电主轴的状态方程
2.5 本章小结
第三章 交流混合磁轴承的动特性分析
3.1 混合交直流磁轴承刚度与阻尼定义
3.1.1 磁力轴承刚度定义
3.1.2 磁力轴承阻尼的定义
3.2 磁力轴承刚度与阻尼的计算
3.3 磁力轴承的广义刚度
3.4 静态工作点偏移对磁轴承动态性能影响
3.5 交流磁轴承综合动刚度数学模型
3.6 本章小结
第四章 五自由度交流混合磁轴承控制系统报告
4.1 五自由度交流混合磁轴承支承电主轴系统控制总体框图
4.2 电主轴控制系统的硬件构成
4.2.1 数字信号处理器
4.2.2 三相功率驱动电路
4.2.3 电涡流位移传感器
4.2.4 霍尔电流传感器
4.2.5 位移接口电路
4.3 电主轴控制系统的软件设计
4.3.1 软件功能模块设计
4.4 实验调试界面
4.4.1 系统实验与性能分析
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 本文完成的主要工作
5.2 需作进一步研究的工作
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]无轴承永磁同步电机控制系统设计与仿真[J]. 朱熀秋,翟海龙. 中国电机工程学报. 2005(14)
[2]永磁偏置磁轴承动特性研究[J]. 杨静,虞烈,谢敬. 中国电机工程学报. 2005(05)
[3]电磁轴承系统刚度与阻尼特性的研究[J]. 王彤宇. 长春理工大学学报. 2004(03)
[4]无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生机理研究[J]. 王德明,陈保进,鞠平. 江苏大学学报(自然科学版). 2004(05)
[5]感应型无轴承电机的优化气隙磁场定向控制[J]. 贺益康,年珩,阮秉涛. 中国电机工程学报. 2004(06)
[6]涡轴发动机动力涡轮转子动力特性研究[J]. 邓旺群,高德平. 航空动力学报. 2003(06)
[7]数控机床用高速电主轴技术的现状与发展趋势[J]. 李松生,杨柳欣,吴梅英. 世界制造技术与装备市场. 2003(05)
[8]电主轴技术讲座 第一讲 主轴概述[J]. 周延祐,李中行. 制造技术与机床. 2003(06)
[9]磁浮轴承的技术进展[J]. 汪通悦,陈辽军,周峰,康志军,曾励. 机械制造. 2002(07)
[10]磁力轴承支承特性的研究与仿真[J]. 胡业发,王晓光,吴华春. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2001(04)
硕士论文
[1]高速电主轴系统设计与动静态性能分析[D]. 孙巍.沈阳工业大学 2007
[2]电主轴矢量控制技术的研究[D]. 施友平.南京理工大学 2007
[3]基于DSP的主动磁悬浮轴承控制器及功放的研究[D]. 李晨光.西北工业大学 2006
[4]磁悬浮轴承数字控制器的研究与设计[D]. 戴大海.南京航空航天大学 2006
本文编号：2918188
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 磁轴承国内外研究现状
1.2.1 磁悬浮轴承的国外研究现状
1.2.2 磁悬浮轴承的国内研究现状
1.3 磁轴承分类及交流磁轴承的研究意义
1.4 磁轴承的动静态性能的研究意义和研究现状
1.5 电主轴的研究现状及数字控制技术的研究意义
1.6 论文主要研究内容
第二章 五自由度交直流混合电主轴工作原理及数学模型
2.1 五自由度交直流混合磁轴承电主轴的总体结构
2.2 二自由度交流混合磁轴承的结构和数学模型
2.2.1 二自由度交流混合磁轴承结构与工作原理
2.2.2 二自由度交流混合磁轴承数学模型
2.3 三自由度交直流混合磁轴承结构和数学模型
2.3.1 三自由度交直流混合磁轴承结构与工作原理
2.4 五自由度交直流混合磁轴承电主轴的状态方程
2.5 本章小结
第三章 交流混合磁轴承的动特性分析
3.1 混合交直流磁轴承刚度与阻尼定义
3.1.1 磁力轴承刚度定义
3.1.2 磁力轴承阻尼的定义
3.2 磁力轴承刚度与阻尼的计算
3.3 磁力轴承的广义刚度
3.4 静态工作点偏移对磁轴承动态性能影响
3.5 交流磁轴承综合动刚度数学模型
3.6 本章小结
第四章 五自由度交流混合磁轴承控制系统报告
4.1 五自由度交流混合磁轴承支承电主轴系统控制总体框图
4.2 电主轴控制系统的硬件构成
4.2.1 数字信号处理器
4.2.2 三相功率驱动电路
4.2.3 电涡流位移传感器
4.2.4 霍尔电流传感器
4.2.5 位移接口电路
4.3 电主轴控制系统的软件设计
4.3.1 软件功能模块设计
4.4 实验调试界面
4.4.1 系统实验与性能分析
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 本文完成的主要工作
5.2 需作进一步研究的工作
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]无轴承永磁同步电机控制系统设计与仿真[J]. 朱熀秋,翟海龙. 中国电机工程学报. 2005(14)
[2]永磁偏置磁轴承动特性研究[J]. 杨静,虞烈,谢敬. 中国电机工程学报. 2005(05)
[3]电磁轴承系统刚度与阻尼特性的研究[J]. 王彤宇. 长春理工大学学报. 2004(03)
[4]无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生机理研究[J]. 王德明,陈保进,鞠平. 江苏大学学报(自然科学版). 2004(05)
[5]感应型无轴承电机的优化气隙磁场定向控制[J]. 贺益康,年珩,阮秉涛. 中国电机工程学报. 2004(06)
[6]涡轴发动机动力涡轮转子动力特性研究[J]. 邓旺群,高德平. 航空动力学报. 2003(06)
[7]数控机床用高速电主轴技术的现状与发展趋势[J]. 李松生,杨柳欣,吴梅英. 世界制造技术与装备市场. 2003(05)
[8]电主轴技术讲座 第一讲 主轴概述[J]. 周延祐,李中行. 制造技术与机床. 2003(06)
[9]磁浮轴承的技术进展[J]. 汪通悦,陈辽军,周峰,康志军,曾励. 机械制造. 2002(07)
[10]磁力轴承支承特性的研究与仿真[J]. 胡业发,王晓光,吴华春. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2001(04)
硕士论文
[1]高速电主轴系统设计与动静态性能分析[D]. 孙巍.沈阳工业大学 2007
[2]电主轴矢量控制技术的研究[D]. 施友平.南京理工大学 2007
[3]基于DSP的主动磁悬浮轴承控制器及功放的研究[D]. 李晨光.西北工业大学 2006
[4]磁悬浮轴承数字控制器的研究与设计[D]. 戴大海.南京航空航天大学 2006
本文编号：2918188
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