本文選題：電磁軸承 + 阻尼��； 參考：《北方工業(yè)大學(xué)》2012年碩士論文

【摘要】：電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)由機械、電氣和控制軟件三大部分組成。它融合了機械動力學(xué)、測試科學(xué)、信號處理技術(shù)、電磁理論、電子技術(shù)以及計算機控制科學(xué),是最具有代表性的機電一體化產(chǎn)品之一。為使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定地懸浮在電磁軸承中,必須根據(jù)轉(zhuǎn)子的工作狀態(tài)對電磁力進行調(diào)節(jié),從而不斷地改變作用力的大小和方向。電磁軸承轉(zhuǎn)子在實際應(yīng)用的過程中,工作環(huán)境較為復(fù)雜,經(jīng)常會有負載在轉(zhuǎn)子上。這些負載會使轉(zhuǎn)子質(zhì)心偏離旋轉(zhuǎn)中心,從而產(chǎn)生質(zhì)量不平衡,并引起轉(zhuǎn)子振動,使機器產(chǎn)生振動噪聲,以致降低工作效率,甚至影響機組的安全運行。本文針對電磁軸承的動力學(xué)特性和電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子外加負載的情況進行了理論和實驗研究,主要工作和結(jié)論如下： (1)建立電磁軸承的理論模型,在頻域內(nèi)對電磁軸承的動力學(xué)特性進行分析,分別得到了電磁阻尼和電磁剛度的數(shù)學(xué)關(guān)系表達式。仿真分析了電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的參數(shù)在頻域內(nèi)對電磁阻尼、剛度的影響,為電磁軸承的設(shè)計提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)。 (2)將轉(zhuǎn)子設(shè)為剛性轉(zhuǎn)子,運用動力學(xué)和麥克斯韋電磁理論對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行分析研究,考慮了不同負載的狀況,通過Matlab數(shù)值仿真軟件對其在不同轉(zhuǎn)速條件下的轉(zhuǎn)子的動力學(xué)特性進行仿真研究。仿真結(jié)果表明本系統(tǒng)在無加載狀況下,能夠穩(wěn)定運行；當(dāng)給轉(zhuǎn)子施加一個和兩個負載時,轉(zhuǎn)子的振幅比轉(zhuǎn)子無負載時大,但仍在系統(tǒng)的允許范圍內(nèi),系統(tǒng)具有一定的抗干擾能力；在給轉(zhuǎn)子施加10倍負載時,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于一定值后轉(zhuǎn)子與電磁軸承發(fā)生碰撞。 (3)對不同負載質(zhì)量下電磁軸承轉(zhuǎn)子的動力學(xué)特性進行實驗研究,得到不同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子的軸心軌跡,水平方向和垂直方向的時域圖。分析結(jié)果可知,負載質(zhì)量對轉(zhuǎn)子的振動產(chǎn)生了一定的影響,加載一個和兩個負載質(zhì)量時在控制器的作用下系統(tǒng)仍能保持穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
[Abstract]:Active magnetic bearing rotor system is composed of mechanical, electrical and control software. It combines mechanical dynamics, testing science, signal processing technology, electromagnetic theory, electronic technology and computer control science. It is one of the most representative products of mechatronics. In order for the rotor to suspend stably in the electromagnetic bearing, the electromagnetic force must be adjusted according to the working state of the rotor, and the magnitude and direction of the force must be changed constantly. In the process of practical application, the working environment of active magnetic bearing rotor is more complex, and it is often loaded on the rotor. These loads will make the center of mass of rotor deviate from the center of rotation resulting in mass imbalance and cause the vibration of the rotor cause vibration and noise of the machine reduce the working efficiency and even affect the safe operation of the unit. In this paper, the dynamic characteristics of the active magnetic bearing and the external load of the rotor in the rotor system of the active magnetic bearing are studied theoretically and experimentally. The main work and conclusions are as follows: 1) the theoretical model of the magnetic bearing is established. The dynamic characteristics of electromagnetic bearing are analyzed in frequency domain, and the mathematical expressions of electromagnetic damping and electromagnetic stiffness are obtained respectively. The influence of the parameters of the rotor system of the active magnetic bearing on the electromagnetic damping and stiffness in the frequency domain is simulated and analyzed, which provides a theoretical basis and guidance for the design of the magnetic bearing. The rotor system is analyzed and studied by using dynamics and Maxwell electromagnetic theory. The dynamic characteristics of rotor under different rotational speeds are simulated by Matlab software. The simulation results show that the system can run stably under the condition of no load, when one or two loads are applied to the rotor, the amplitude of the rotor is larger than that of the rotor without load, but it is still within the allowable range of the system. The system has certain anti-interference ability, when the rotor speed is higher than a certain value, the rotor collides with the electromagnetic bearing. The time domain diagrams of the axis locus, horizontal direction and vertical direction of the rotor at different speeds are obtained. The analysis results show that the load mass has a certain effect on the vibration of the rotor, and the system can still operate stably under the action of the controller when one or two load masses are loaded.
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH133.3

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本文編號：1982286