径向双绕组永磁偏置磁悬浮轴承研究

发布时间：2020-06-16 05:48

【摘要】：文中研究了一种径向双绕组永磁偏置磁悬浮轴承，介绍了其结构及工作原理。根据等效磁路法推导了该磁悬浮轴承的悬浮力公式，并建立了转子位于平衡位置附近时的线性解析数学模型。在此基础上，重点进行基于承载力最大结构设计，利用磁路设计方法结合磁场专用有限元软件Ansoft设计出该磁悬浮轴承的各部分尺寸，设计中利用定子磁轭修正系数和转子磁轭修正系数修正定子磁轭和转子磁轭的理论计算结果，在计算永磁体尺寸时将转子的轴向磁阻带入计算，得出更准确的永磁体尺寸理论计算结果。文中通过Ansoft电磁场有限元分析软件对该磁悬浮轴承的磁场性能及转子受力进行了仿真研究，仿真结果表明：转子硅钢片叠片系数对磁路影响较大；转子在平衡位置，偏置磁场叠加不同控制磁场时转子受力呈线性增加；转子在平衡位置附近时，控制磁场与偏置磁场均是解耦的。最后，对文中设计的径向双绕组永磁偏置磁悬浮轴承进行了试验研究，试验结果表明：设计的双绕组永磁偏置磁悬浮轴承可以实现转子两个自由度同时快速稳定悬浮并且转子旋转流畅。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH133.3
【图文】：

磁悬浮轴承,永磁偏置,工作原理图

转子位置可以控制，磁悬浮轴承不同于其他轴承，即使转子不在轴承中心也能支轴承刚度和阻力由控制系统决定，在一定范围内不仅可以自由设计，而且在运，动态性能较好。控制精度取决于控制环节中信号测量的精度。磁悬浮轴承还可以作为激振器使用，对转子施加激振，利用激振信号和响应信些未知的特性。浮轴承也有其缺点，这些缺点也成了磁悬浮轴承研究中的重点和难点：磁悬浮轴承还处于发展阶段，不能形成批量生产，结构复杂，成本较高。由于磁悬浮轴承技术设计机械工程、电气工程、计算机等诸多学科，知识复杂磁偏置磁悬浮轴承研究概述磁偏置磁悬浮轴承组成及工作原理偏置磁悬浮轴承属于混合磁悬浮轴承的一种，一套完整的永磁偏置磁悬浮轴承磁体、电磁铁、线圈、位移传感器、控制器、功率放大器，其工作原理如图 1

系统结构图,磁悬浮轴承,五自由度,系统结构

图 1.2 五自由度磁悬浮轴承系统结构简图果要使转子稳定悬浮在指定位置，需控制转子的五个自由度，包括四个径向方向的向方向的平动，使转子只能在电机的驱动下转动。一套完整的实现对转子五自由度轴承系统需要两个径向磁悬浮轴承和一个轴向磁悬浮轴承，径向磁悬浮轴承分别约y 方向位移（以转子轴向为 z 轴），轴向磁悬浮轴承约束转子的 z 方向的位移，这样中心轴作旋转运动。永磁偏置磁悬浮轴承的研究现状于永磁偏置磁悬浮轴承的诸多优点，国外研究人员早在20世纪60年代就对其展开了年在瑞士苏黎世首次召开以后每两年召开的国际磁悬浮轴承会议（International Symagnetic Bearings，ISMB）和从 1991 年起在美国每两年召开一次的国际磁悬浮技ernational Symposium on Magnetic Technology，ISMST）的历届会议论文上均有相关989 年 C.K.Sortore.等人对比了主动磁悬浮轴承与混合磁悬浮轴承的功率损耗，其研承电机系统的运行结果表明（转速达 23000r/min），采用主动磁悬浮轴承时系统的用混合磁悬浮轴承时系统的功率损耗分别为 500W 和 207W，功耗仅为传统主动磁

【参考文献】