主动磁悬浮轴承的分析及优化
发布时间：2021-07-13 06:19
在磁悬浮领域中,应用最广泛的就是磁悬浮轴承。它是利用电磁力将转轴悬浮在磁场中,使转子在空间无机械接触、无磨损地旋转的一种新型高性能轴承。由于具有无需润滑、无油污染、寿命长以及适用于许多应用环境等优点,因而具有一般传统轴承所无法比拟的优越性,因此近年来国内外对其研究都颇为重视。为了提高磁悬浮轴承的性能,需要合理设计磁轴承的结构,这就要求对磁轴承的电磁场以及磁悬浮力有深入的了解,为此本文基于有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立了主动磁轴承系统的有限元分析模型,通过仿真对磁悬浮轴承在单侧磁极作用和差动磁极作用两种工作方式下,激励电流、气隙宽度、磁极宽度、偏心等因素对其电磁力的影响进行了深入细致的探讨。然后,本文探讨了一种将优化软件iSIGHT与COMSOL Multiphysics相结合来对磁悬浮轴承进行优化设计的方法,并采取序列二次规划算法对磁轴承进行了结构优化设计,得出了相应条件下磁轴承的最优参数,取得了满意的结果,从优化结果来看:COMSOL与iSIGHT软件相结合来对磁悬浮轴承进行分析设计是一个快捷、有效的方法.最后,为磁轴承系统建立单自由度的控制模型,本文采用经...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
五自由度磁悬浮轴承的总体结构简图
图 1-2 径向磁悬浮轴承的结构Fig.1-2 Structure of radial AMB力磁悬浮轴承是控制转子在轴线方向上的运动，因此，轴向磁浮轴承的布局来说比较简单，可以作为单自由度磁悬浮轴承布结构如图 1-3 所示，转子由推力盘和轴构成，根据实际情况，结构或单独加工采用过盈配合装配。轴向磁轴承的推力盘及定铁等导磁性较好的材料制作。轴向磁轴承定子铁芯和推力盘的导磁性能外，还应满足一定的机械性能，这两者往往相互矛盾
图 1-3 轴向磁悬浮轴承的结构Fig.1-3 Structure of axial AMB主动磁悬浮轴承利用电磁铁和铁磁材料之间的吸力实现转子的无接触悬浮，一套完整的磁轴承通常由转子、位移传感器、控制器、功率放大器、定子组成，转子一方面受到重力作用，另一方面还受到可控电磁力的作用，动态电磁力依据转子位置的变化而不断地得到调整，从而使转子始终稳定地悬浮在平衡位置附近。其工作原理如图 1-4 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS的主动磁轴承电磁场的有限元分析[J]. 任双艳,边春元,刘杰. 机械制造. 2007(12)
[2]复杂结构上的磁悬浮轴承混合控制关键技术[J]. 常素芳,宋方臻,邵海燕. 济南大学学报(自然科学版). 2006(04)
[3]基于DSP的磁悬浮轴承数字控制系统的研究与应用[J]. 黄义,胡业发. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2005(05)
[4]基于ANSYS的电磁轴承特性分析系统[J]. 祝长生,郑坚强. 轴承. 2004(07)
[5]基于模糊自整定PID控制的磁悬浮轴承控制器[J]. 姚河清,冯骏. 河海大学常州分校学报. 2004(01)
[6]iSIGHT——多学科设计优化集成平台[J]. CAD/CAM与制造业信息化. 2003(12)
[7]主动磁悬浮控制力矩陀螺的系统仿真[J]. 俞文伯,栾胜,房建成. 中国惯性技术学报. 2003(04)
[8]磁悬浮技术的应用现状与展望[J]. 张士勇. 工业仪表与自动化装置. 2003(03)
[9]无轴承异步电机的最大径向力有限元分析[J]. 李冰,邓智泉,严仰光. 中小型电机. 2003(03)
[10]主动磁轴承控制器的应用研究[J]. 朱熀秋,徐龙祥. 电气自动化. 2001(04)
博士论文
[1]求解约束优化问题的序列二次规划方法研究[D]. 胡清洁.湖南大学 2008
[2]磁轴承电控系统研究[D]. 曾学明.南京航空航天大学 2002
硕士论文
[1]浮空器飞控系统的多学科设计优化[D]. 王浩.上海交通大学 2009
[2]高温超导混合磁悬浮轴承系统的研究[D]. 李永亮.北京交通大学 2008
[3]磁悬浮推力轴承的电磁性能分析及结构设计[D]. 代燕杰.山东大学 2008
[4]磁控溅射装置中电磁场分布及粒子运动行为的计算分析[D]. 刘珍.合肥工业大学 2007
[5]径向主动式电磁轴承及其数字控制系统的研究[D]. 郑思铭.昆明理工大学 2007
[6]电磁轴承的优化设计[D]. 杨玉丽.山东科技大学 2006
[7]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
[8]电磁轴承有限元分析、结构设计及控制[D]. 郑坚强.浙江大学 2004
[9]电磁轴承转子轴向位移的径向测量研究[D]. 熊剑.清华大学 2004
[10]磁力轴承电磁场理论分析和实验研究[D]. 丁国平.武汉理工大学 2004
本文编号：3281527
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
五自由度磁悬浮轴承的总体结构简图
图 1-2 径向磁悬浮轴承的结构Fig.1-2 Structure of radial AMB力磁悬浮轴承是控制转子在轴线方向上的运动，因此，轴向磁浮轴承的布局来说比较简单，可以作为单自由度磁悬浮轴承布结构如图 1-3 所示，转子由推力盘和轴构成，根据实际情况，结构或单独加工采用过盈配合装配。轴向磁轴承的推力盘及定铁等导磁性较好的材料制作。轴向磁轴承定子铁芯和推力盘的导磁性能外，还应满足一定的机械性能，这两者往往相互矛盾
图 1-3 轴向磁悬浮轴承的结构Fig.1-3 Structure of axial AMB主动磁悬浮轴承利用电磁铁和铁磁材料之间的吸力实现转子的无接触悬浮，一套完整的磁轴承通常由转子、位移传感器、控制器、功率放大器、定子组成，转子一方面受到重力作用，另一方面还受到可控电磁力的作用，动态电磁力依据转子位置的变化而不断地得到调整，从而使转子始终稳定地悬浮在平衡位置附近。其工作原理如图 1-4 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS的主动磁轴承电磁场的有限元分析[J]. 任双艳,边春元,刘杰. 机械制造. 2007(12)
[2]复杂结构上的磁悬浮轴承混合控制关键技术[J]. 常素芳,宋方臻,邵海燕. 济南大学学报(自然科学版). 2006(04)
[3]基于DSP的磁悬浮轴承数字控制系统的研究与应用[J]. 黄义,胡业发. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2005(05)
[4]基于ANSYS的电磁轴承特性分析系统[J]. 祝长生,郑坚强. 轴承. 2004(07)
[5]基于模糊自整定PID控制的磁悬浮轴承控制器[J]. 姚河清,冯骏. 河海大学常州分校学报. 2004(01)
[6]iSIGHT——多学科设计优化集成平台[J]. CAD/CAM与制造业信息化. 2003(12)
[7]主动磁悬浮控制力矩陀螺的系统仿真[J]. 俞文伯,栾胜,房建成. 中国惯性技术学报. 2003(04)
[8]磁悬浮技术的应用现状与展望[J]. 张士勇. 工业仪表与自动化装置. 2003(03)
[9]无轴承异步电机的最大径向力有限元分析[J]. 李冰,邓智泉,严仰光. 中小型电机. 2003(03)
[10]主动磁轴承控制器的应用研究[J]. 朱熀秋,徐龙祥. 电气自动化. 2001(04)
博士论文
[1]求解约束优化问题的序列二次规划方法研究[D]. 胡清洁.湖南大学 2008
[2]磁轴承电控系统研究[D]. 曾学明.南京航空航天大学 2002
硕士论文
[1]浮空器飞控系统的多学科设计优化[D]. 王浩.上海交通大学 2009
[2]高温超导混合磁悬浮轴承系统的研究[D]. 李永亮.北京交通大学 2008
[3]磁悬浮推力轴承的电磁性能分析及结构设计[D]. 代燕杰.山东大学 2008
[4]磁控溅射装置中电磁场分布及粒子运动行为的计算分析[D]. 刘珍.合肥工业大学 2007
[5]径向主动式电磁轴承及其数字控制系统的研究[D]. 郑思铭.昆明理工大学 2007
[6]电磁轴承的优化设计[D]. 杨玉丽.山东科技大学 2006
[7]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
[8]电磁轴承有限元分析、结构设计及控制[D]. 郑坚强.浙江大学 2004
[9]电磁轴承转子轴向位移的径向测量研究[D]. 熊剑.清华大学 2004
[10]磁力轴承电磁场理论分析和实验研究[D]. 丁国平.武汉理工大学 2004
本文编号：3281527
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3281527.html
