二自由度交流混合磁轴承结构与控制研究

发布时间：2020-04-29 17:10

【摘要】： 磁轴承具有功耗低、无摩擦磨损、无需润滑和密封、高速度、高精度、寿命长等一系列优点，具有对转子主动控制能力，在各类悬浮支承领域具有潜在的应用前景。本课题研究一种新型的五自由度磁悬浮电主轴系统，具体由一个交流二自由度混合磁轴承，一个交直流三自由度混合磁轴承和高速电机等构成，目标是研制出一种结构紧凑，整体体积小，制造与运行成本低，并可应用于工业领域的新型磁悬浮电主轴系统。本论文在国家自然科学基金(50575099)的资助下，围绕交流混合磁轴承结构、数学模型及控制等开展了深入研究。具体内容如下： 首先，根据磁轴承转子系统的特点，介绍了磁轴承与控制器的设计方法，列出了系统的主要技术指标，并针对可控二自由度混合磁轴承进行了具体研究，给出了几种典型磁轴承的机械结构，比较了它们的优点，为后续工作的开展奠定了基础。 其次，针对二自由度磁轴承，分别设计了直流和交流二种新颖的磁轴承。采用等效磁路法对该磁轴承的磁路进行了计算，推导出径向悬浮力公式；再依据悬浮力的线性化数学模型给出了机械与电气参数设计方法；接着采用有限元分析ANSOFT软件对样机的磁路进行了仿真分析，仿真结果验证了理论设计的合理性。 再次，依据转子的运动方程，建立了径向四自由度转子系统的状态方程，结合控制策略、各项传递函数，建立了控制系统，并在Matlab软件平台上建立了仿真模型，通过仿真验证了该控制系统具有较好的性能。 最后，，基于CRPWM三相逆变器功放电路，采用TMS320F2812 DSP构建了数字控制系统的硬件，开发了数字控制系统的相关软件，给出了各个功能模块的流程图。并以二自由度交流磁轴承数字实验系统进行实验验证，给出了相关实验结果，为进一步开展各项参数调试与功能测试奠定了实验条件。
【图文】：

图3.4交流主动异极式磁轴承从而可产生使转子回到平衡位置的径向悬浮力，此可大大降低磁轴承功放放大器的体积，节省态偏磁磁通，承载力相对较小。二自由度磁轴承图3.5新型异极式直流混合磁轴承

图3.5新型异极式直流混合磁轴承为验证设计思路的正确与否，先设计了直流和交流二种异极式混合磁轴承。图3.5显示了一种新型的异极式直流混合磁轴承的三维、二维结构和磁路。定子铁芯采用硅钢片叠压而成，定子上有8个磁极，4个是控制磁极，4个是嵌入永磁体的永磁磁极。控制线圈固定在控制磁极上，通电可产生控制磁通，由于其结构的对称性，可采用直流电对线圈励磁。转子采用硅钢片叠压而成，以减小涡流表3.1直流二自由度磁轴承设计参数凡凡。 。 100NNN轴承长度 LLL38mmmm
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH133.3

【参考文献】

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1 龙志强,王水泉,杨泉林;径向磁轴承电磁参数的计算[J];磁性材料及器件;2000年05期

2 朱q

本文编号：2644798