【摘要】：磁懸浮軸承是利用磁場力將轉(zhuǎn)子懸浮于空間的一種新型高性能非接觸式軸承。磁懸浮軸承具有無磨損、無需潤滑和密封、高速度、壽命長等優(yōu)良品質(zhì),從根本上革新了傳統(tǒng)的支承方式。本文研究了一種新穎的交直流三自由度混合磁軸承,軸向懸浮力控制采用直流驅(qū)動,徑向懸浮力控制采用三相逆變器提供電流驅(qū)動,永磁體同時提供軸向、徑向偏磁磁通,定轉(zhuǎn)子采用錐形結(jié)構(gòu)使得共用同一空氣氣隙實現(xiàn)磁軸承在三個自由度方向的懸浮控制。 本文在國家自然科學(xué)基金項目的支持下開展了對交直流三自由度混合磁軸承結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計以及基礎(chǔ)理論研究,并對交流二自由度混合磁軸承的功率驅(qū)動系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)進行了研究。具體內(nèi)容如下: 首先,分析了兩種交直流三自由度混合磁軸承的結(jié)構(gòu)和磁路,重點研究了錐形定轉(zhuǎn)子交直流混合磁軸承的基本結(jié)構(gòu)和懸浮力產(chǎn)生的工作原理,采用等效磁路法推導(dǎo)出了其懸浮力數(shù)學(xué)模型,并運用Matlab軟件對磁軸承各自由度運動之間、磁路之間的耦合特性進行了計算和分析。 其次,根據(jù)該磁軸承的數(shù)學(xué)模型和預(yù)先給定的技術(shù)指標設(shè)計錐形定轉(zhuǎn)子交直流混合磁軸承樣機的結(jié)構(gòu)參數(shù),并使用有限元分析軟件Ansoft對磁軸承樣機的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了進一步優(yōu)化分析,并對磁路進行了仿真分析,驗證了磁軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。 最后,設(shè)計了交流二自由度混合磁軸承的功率驅(qū)動電路,詳細介紹了功率驅(qū)動電路的硬件結(jié)構(gòu)組成和設(shè)計過程。說明了基于TMS320F2812 DSP的交流二自由度混合磁軸承數(shù)字控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和控制算法的具體實現(xiàn),給出了相關(guān)實驗結(jié)果。
【圖文】：

以下是兩種新型三自由度交直流混合磁軸承的結(jié)構(gòu)和磁路分析。2.1.1三自由度交直流混合磁軸承結(jié)構(gòu)一圖2.1是三自由度交直流混合磁軸承結(jié)構(gòu)一的結(jié)構(gòu)示意圖。它由軸向定子、永磁體、軸向線圈架、徑向線圈、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、徑向定子、隔磁鋁環(huán)、軸向線圈等組成。軸向定子由兩個圓盤加一個圓環(huán)體聯(lián)接而成，轉(zhuǎn)子由圓形硅鋼片疊壓套在轉(zhuǎn)軸上，軸向定子與轉(zhuǎn)子之間間隙構(gòu)成軸向氣隙。徑向定子有周向均勻分布的三個

2.1.2三自由度交直流混合磁軸承結(jié)構(gòu)二三自由度交直流混合磁軸承結(jié)構(gòu)二，即錐形定轉(zhuǎn)子三自由度交直流混合磁軸承的結(jié)構(gòu)示意圖見圖2.3，，由永磁體、定子、徑向線圈、圓錐形轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、分隔式錐形磁極、隔磁鋁環(huán)、軸向線圈、外殼等組成。定子采用兩片式六極結(jié)構(gòu)，由軟磁材料硅鋼片疊壓而成，緊靠在圓環(huán)形永磁體兩側(cè)。圓環(huán)形永磁體由稀土永磁材料制成，軸向充磁，提供靜態(tài)偏磁磁通。三個分隔式錐形磁極材料為硅鋼疊片，沿徑向圓周均勻分布，分隔式錐形磁極兩部分相互鏡像對稱分布，中間由隔磁鋁環(huán)進行空間隔離。三相徑向線圈纏繞在三個分隔式錐形磁極上，通電后產(chǎn)生徑向控制磁通。軸向線圈位于定子內(nèi)側(cè)空腔中，緊靠隔磁鋁環(huán)，通電后產(chǎn)生軸向控制磁通。圓錐形轉(zhuǎn)子由圓形硅鋼迭片疊加而成，安裝在轉(zhuǎn)軸上
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TH133.3

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