磁懸浮軸承利用電磁力支撐轉(zhuǎn)軸,使轉(zhuǎn)軸與固定部件之間無機械接觸。因其具有無機械磨損、損耗小、壽命長、無需潤滑和動態(tài)特性可調(diào)等諸多優(yōu)點,在飛輪儲能、渦輪機械、航空航天、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。在此研究背景下,本論文以永磁偏置三自由度磁懸浮軸承為研究對象,針對該類型磁懸浮軸承的拓撲結(jié)構(gòu)、電磁模型、設(shè)計理論、電磁性能以及交叉耦合效應(yīng)等多個方面進行了深入研究。主要的內(nèi)容如下:（1）基于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的永磁偏置三自由度磁懸浮軸承,提出了一個改進磁路模型。改進磁路模型將永磁偏置磁場,軸向和徑向控制磁場合在一起計算,因而能考慮到軸向和徑向之間的交叉耦合;將所有的漏磁路徑考慮在內(nèi);同時計及了鐵芯材料的非線性磁導(dǎo)。對比傳統(tǒng)磁路模型、改進磁路模型和三維有限元軟件的計算結(jié)果,驗證了所提出的改進磁路模型的準確性。為后續(xù)永磁偏置三自由度磁懸浮軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計和耦合分析提供了基礎(chǔ)。（2）提出了 一種徑向控制線圈為環(huán)形線圈的新結(jié)構(gòu)永磁偏置三自由度磁懸浮軸承。通過改變徑向控制線圈的纏繞形式,從繞在徑向定子齒部改為繞在軛部,實現(xiàn)減小徑向控制線圈銅耗的目的。以該新結(jié)構(gòu)為例,結(jié)合改進磁路模型,提出了一種改進的磁懸浮軸承... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

對稱結(jié)構(gòu)的永磁偏置三自由度磁懸浮軸承

并用三相功率逆變器驅(qū)動，能夠減小功率器件的數(shù)量、功耗、體積和成本。同時??根據(jù)文獻［９３］研究表明，在轉(zhuǎn)軸直徑較小的情況下，三極結(jié)構(gòu)的磁懸浮軸承能有??效地提升空間利用率。后續(xù)的文獻也對該拓撲結(jié)構(gòu)進行了精確的線性和非線性建??模以及解耦控制［９４？］。??文獻［９７，９８］設(shè)計了一種六磁極的拓撲結(jié)構(gòu)，如圖１．５所示。其中三個磁極安??裝永磁體，為徑向氣隙和軸向氣隙提供偏置磁通�？刂凭�圈同樣采用三相逆變器??通過坐標變換驅(qū)動，同時為徑向和軸向提供控制磁通。該拓撲結(jié)構(gòu)成本低、體積??小、集成度高、軸向長度短，但是軸向存在靜態(tài)的不平衡力，需要補償或者通過??安裝兩個該結(jié)構(gòu)的磁懸浮軸承抵消。另外，軸徑向之間存在交叉耦合，需要通過??控制算法進行補償。??此外，還有一類錐形磁懸浮軸承ｍ，９９－Ｋ）１ｌ，通過將磁極極面做成錐形，實現(xiàn)對??轉(zhuǎn)軸多個自由度的控制，但是結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，加工難度高，一般只應(yīng)用于航空航??天領(lǐng)域的陀螺儀動量輪等場合。??軸由＿??

效地提升空間利用率。后續(xù)的文獻也對該拓撲結(jié)構(gòu)進行了精確的線性和非線性建??模以及解耦控制［９４？］。??文獻［９７，９８］設(shè)計了一種六磁極的拓撲結(jié)構(gòu)，如圖１．５所示。其中三個磁極安??裝永磁體，為徑向氣隙和軸向氣隙提供偏置磁通�？刂凭�圈同樣采用三相逆變器??通過坐標變換驅(qū)動，同時為徑向和軸向提供控制磁通。該拓撲結(jié)構(gòu)成本低、體積??小、集成度高、軸向長度短，但是軸向存在靜態(tài)的不平衡力，需要補償或者通過??安裝兩個該結(jié)構(gòu)的磁懸浮軸承抵消。另外，軸徑向之間存在交叉耦合，需要通過??控制算法進行補償。??此外，還有一類錐形磁懸浮軸承ｍ，９９－Ｋ）１ｌ，通過將磁極極面做成錐形，實現(xiàn)對??轉(zhuǎn)軸多個自由度的控制，但是結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，加工難度高，一般只應(yīng)用于航空航??天領(lǐng)域的陀螺儀動量輪等場合。??徑向控制線圈?ｊ磁＾＿＿軸ｊ由＿

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3561387