电磁轴承系统的设计与研究
发布时间：2023-04-28 01:50
电磁轴承与常规轴承不同,是基于反馈控制原理采用电磁力来支承转子,具有无摩擦、无磨损、高速度、高精度、低功耗等一系列独特性能,因而可以广泛应用于高速、高精度的旋转机械。它是一种典型的高技术含量、高附加值机电一体化产品。然而,由于电磁轴承支承技术涉及机械、电子、传感、控制、计算机等多学科领域,我国要将电磁轴承应用于工业产品中,一系列理论与方法还有待研究与解决。国内电磁轴承的研究,整体上还处于实验研究阶段。 本文简要介绍了电磁轴承的发展概况及研究现状,和电磁轴承的主要原理。紧接着,给出了电磁轴承结构设计的主要流程及设计过程,重点说明了定子结构参数的设计过程。项目创新性地提出以电磁轴承与传统轴承一起支承主轴的混合支承系统。主轴前端需要的刚度阻尼大,以电磁轴承支承。主轴后端则以一对角接触球轴承支承。这样设计的好处是,既保证了电磁轴承的高刚度阻尼,又简化了结构,节约了成本。在辅助轴承方面,设计了一种用电磁铁控制的可移动的新型辅助轴承结构。提高了辅助轴承与主轴接合的平顺性,延长了辅助轴承使用的寿命,具有很好的实用价值。并给出了辅助轴承的设计过程,具体说明了重要零件电磁铁和弹簧的设计过程。建立了主轴的...
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 电磁轴承简介
1.1.1 电磁轴承简述及其分类
1.1.2 电磁轴承的优点
1.2 电磁轴承国内外发展概况
1.2.1 国外发展概况
1.2.2 国内发展概况
1.2.3 未来发展趋势
1.3 电磁轴承研究现状
1.4 课题主要研究内容与意义
1.5 本文结构
第2章 电磁轴承支承系统
2.1 电磁轴承支承系统的组成与工作原理
2.1.1 系统组成
2.1.2 工作原理
2.2 电磁轴承的优点与应用范围
2.2.1 电磁轴承的优点
2.2.2 电磁轴承的应用范围
2.3 电磁轴承的性能指标
2.4 电磁轴承支承系统理论分析与混合式电磁轴承转子系统
2.5 电磁轴承电磁力分析
2.5.1 单边磁极作用时电磁力的分析
2.5.2 一对磁极产生电磁力的计算
2.5.3 多磁极产生电磁力的计算
2.5.4 最大承载力计算
2.6 本章小结
第3章 电磁轴承结构设计
3.1 电磁轴承结构参数确定
3.1.1 选择铁磁材料
3.1.2 确定磁极数
3.1.3 确定槽形状
3.1.4 磁极的布置
3.1.5 转子直径
3.1.6 定子转子间气隙
3.1.7 定子内径
3.1.8 极靴宽度
3.1.9 电磁轴承宽度
3.1.10 单极磁极面积
3.1.11 线圈匝数和电流
3.1.12 电感量计算
3.1.13 窗口深度
3.1.14 定子外径
3.2 其他部件设计
3.2.1 辅助轴承
3.2.2 主轴位置检测部件
3.2.3 其余部件
3.3 电磁轴承有关特性分析与计算
3.3.1 静态工作点B0 的选择
3.3.2 轴承承载力和名义最大承载力估计
3.3.3 温升估算
3.3.4 线圈绕制
3.4 本章小结
第4章 电磁轴承辅助轴承设计
4.1 新型辅助轴承的设计
4.2 电磁铁的设计
4.2.1 材料与结构的确定
4.2.2 气隙的有效截面积计算
4.2.3 空气隙磁导(磁阻)计算
4.2.4 电磁铁激励线圈产生的磁势值的计算
4.2.5 验证磁路处于不饱和状态
4.2.6 线圈导线直径的计算
4.2.7 线圈填充系数计算
4.2.8 线圈散热面积计算
4.2.9 线圈短期工作制时稳定温升的计算
4.3 弹簧的设计
4.3.1 选择材料和许用切应力
4.3.2 弹簧钢丝直径
4.3.3 弹簧有效圈数
4.3.4 弹簧刚度、载荷和变形量的校核
4.3.5 自由高度、压并高度和压并变形量
4.3.6 试验载荷和试验载荷下变形量
4.3.7 弹簧的其余尺寸参数
4.4 深沟球轴承等零件的设计
4.5 本章小结
第5章 主轴的模态分析
5.1 模态分析的基本理论
5.2 ANSYS软件模态分析功能简介
5.3 模态分析
5.3.1 轴承刚度计算
5.3.2 ANSYS分析及结果
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3803495
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 电磁轴承简介
1.1.1 电磁轴承简述及其分类
1.1.2 电磁轴承的优点
1.2 电磁轴承国内外发展概况
1.2.1 国外发展概况
1.2.2 国内发展概况
1.2.3 未来发展趋势
1.3 电磁轴承研究现状
1.4 课题主要研究内容与意义
1.5 本文结构
第2章 电磁轴承支承系统
2.1 电磁轴承支承系统的组成与工作原理
2.1.1 系统组成
2.1.2 工作原理
2.2 电磁轴承的优点与应用范围
2.2.1 电磁轴承的优点
2.2.2 电磁轴承的应用范围
2.3 电磁轴承的性能指标
2.4 电磁轴承支承系统理论分析与混合式电磁轴承转子系统
2.5 电磁轴承电磁力分析
2.5.1 单边磁极作用时电磁力的分析
2.5.2 一对磁极产生电磁力的计算
2.5.3 多磁极产生电磁力的计算
2.5.4 最大承载力计算
2.6 本章小结
第3章 电磁轴承结构设计
3.1 电磁轴承结构参数确定
3.1.1 选择铁磁材料
3.1.2 确定磁极数
3.1.3 确定槽形状
3.1.4 磁极的布置
3.1.5 转子直径
3.1.6 定子转子间气隙
3.1.7 定子内径
3.1.8 极靴宽度
3.1.9 电磁轴承宽度
3.1.10 单极磁极面积
3.1.11 线圈匝数和电流
3.1.12 电感量计算
3.1.13 窗口深度
3.1.14 定子外径
3.2 其他部件设计
3.2.1 辅助轴承
3.2.2 主轴位置检测部件
3.2.3 其余部件
3.3 电磁轴承有关特性分析与计算
3.3.1 静态工作点B0 的选择
3.3.2 轴承承载力和名义最大承载力估计
3.3.3 温升估算
3.3.4 线圈绕制
3.4 本章小结
第4章 电磁轴承辅助轴承设计
4.1 新型辅助轴承的设计
4.2 电磁铁的设计
4.2.1 材料与结构的确定
4.2.2 气隙的有效截面积计算
4.2.3 空气隙磁导(磁阻)计算
4.2.4 电磁铁激励线圈产生的磁势值的计算
4.2.5 验证磁路处于不饱和状态
4.2.6 线圈导线直径的计算
4.2.7 线圈填充系数计算
4.2.8 线圈散热面积计算
4.2.9 线圈短期工作制时稳定温升的计算
4.3 弹簧的设计
4.3.1 选择材料和许用切应力
4.3.2 弹簧钢丝直径
4.3.3 弹簧有效圈数
4.3.4 弹簧刚度、载荷和变形量的校核
4.3.5 自由高度、压并高度和压并变形量
4.3.6 试验载荷和试验载荷下变形量
4.3.7 弹簧的其余尺寸参数
4.4 深沟球轴承等零件的设计
4.5 本章小结
第5章 主轴的模态分析
5.1 模态分析的基本理论
5.2 ANSYS软件模态分析功能简介
5.3 模态分析
5.3.1 轴承刚度计算
5.3.2 ANSYS分析及结果
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3803495
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