磁軸承是利用受控電磁力將轉(zhuǎn)子無接觸地懸浮支承在空中的一種新型高性能軸承。磁軸承不存在機(jī)械接觸，具有無摩擦、無磨損、無需潤滑等特點(diǎn)，轉(zhuǎn)子可以高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速只受轉(zhuǎn)子材料強(qiáng)度的限制。磁軸承的功耗和噪聲極低，能適用于多種復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，特別適合在高速、真空、超潔凈等環(huán)境中使用。 磁軸承是典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，包括電控系統(tǒng)（傳感器、控制器和功率放大器）和機(jī)械系統(tǒng)（轉(zhuǎn)子、磁軸承定子和電機(jī)），其性能好壞主要取決于電控系統(tǒng)性能。本文以電控系統(tǒng)為研究對象，對電控系統(tǒng)的三個(gè)部分進(jìn)行深入的研究。 本文首先介紹磁軸承機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，采用有限元法分析徑向磁軸承定子內(nèi)的磁場耦合問題，并提出了解決辦法，推導(dǎo)出高速轉(zhuǎn)子的數(shù)學(xué)模型；設(shè)計(jì)制作了12路差動(dòng)式電渦流傳感器，特別適合于磁軸承等需要無接觸、差動(dòng)測量的場合，在設(shè)計(jì)的傳感器中采用穩(wěn)定激勵(lì)信號(hào)幅值和頻率的措施，可以提高傳感器穩(wěn)定性，對電渦流傳感器進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性測試；采用TMSB20F240 DSP芯片設(shè)計(jì)了數(shù)字控制器，該控制器能對磁軸承的五個(gè)自由度進(jìn)行控制，并能將表征磁軸承運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)通過通訊接口傳到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，數(shù)字控制器的軟件采用匯編... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

轉(zhuǎn)子示意圖

將導(dǎo)致在Y方向磁場發(fā)生變化，這將導(dǎo)致建立的轉(zhuǎn)子模型復(fù)雜，為控制器的設(shè)計(jì)增加難度。我們將徑向磁軸承相鄰電磁鐵割開，使得各個(gè)電磁鐵之間的禍合大幅度減小，仿真結(jié)果如圖2.2b所示。在仿真中我們假設(shè)磁力線不通過電磁鐵的外圓周。a.沒有任何措施的徑向磁軸承b.相鄰電磁鐵割開的徑向磁軸承圖2.2徑向磁軸承磁場禍合有限元仿真分析在磁軸承中如果采用一個(gè)探頭，在X方向上的位置變化將導(dǎo)致Y方向傳感器輸出有變化，這就是傳感器在XY方向上的禍合。這種藕合數(shù)值比較小，對于精度要求不是特別高的系統(tǒng)，是可以忽略的，但對于轉(zhuǎn)子位置精度要求非常高時(shí)，就不能忽略了153]，這種禍合可以通過在每個(gè)自由度上采用一對探頭來解決。2.2系統(tǒng)參數(shù)圖2.3是磁軸承轉(zhuǎn)子示意圖，為了減小渦流損耗，磁軸承和電機(jī)的轉(zhuǎn)子都采用在推力盤傳感餐檢測環(huán)后端磁軸承轉(zhuǎn)子電機(jī)轉(zhuǎn)傳感器前端磁噴霧盤圖2.3轉(zhuǎn)子示意圖

磁軸承電控系統(tǒng)研究承平衡點(diǎn)時(shí)電磁鐵中流過的電流，它確定了初始磁化曲線上的工作點(diǎn)。該徑向電磁鐵設(shè)計(jì)的偏置磁感應(yīng)強(qiáng)度B0為0.6T左右。在圖2.5中給出了我們設(shè)計(jì)的電磁鐵中的磁感應(yīng)強(qiáng)度，X方向的一對電磁鐵中電流為偏置電流10，大小為IA，磁感應(yīng)強(qiáng)度為O.63T左右，Y+方向電流為ZA，即最大值，其中的磁感應(yīng)強(qiáng)度約是1，3T。八之，呼叮Y一卜兮、鄉(xiāng)‘、‘、

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]磁懸浮軸承同步數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)[J]. 曾學(xué)明,徐龍祥,劉正塤.  數(shù)據(jù)采集與處理. 2002(04)
[2]電磁軸承三電平PWM功率放大器研究[J]. 曾學(xué)明,徐龍祥,劉正塤.  電力電子技術(shù). 2002(03)
[3]五自由度磁懸浮磨頭電控系統(tǒng)研究[J]. 曾學(xué)明,徐龍祥,劉正塤.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2001(06)
[4]電磁軸承系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平衡的一種新方法[J]. 黃曉蔚,唐鐘麟.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2001(07)
[5]用三電平PW M逆變器減小逆變器輸出中的共模電壓[J]. 韓偉,徐倩.  自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用. 2001(04)
[6]支承飛輪的推力磁軸承設(shè)計(jì)[J]. 趙艾萍,凌衛(wèi)青,謝友柏.  航空學(xué)報(bào). 2001(04)
[7]電流響應(yīng)速度及力響應(yīng)速度對磁軸承系統(tǒng)性能的影響[J]. 張德魁,趙雷,趙鴻賓.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2001(06)
[8]無軸承電機(jī)的原理及研究現(xiàn)狀[J]. 朱熀秋,鄧志泉,嚴(yán)仰光,袁壽其.  微電機(jī)(伺服技術(shù)). 2000(06)
[9]磁懸浮軸承內(nèi)圓磨床電主軸及其控制[J]. 張德魁,趙雷,趙鴻濱,冷瑋,朱永華.  軸承. 2000(11)
[10]徑向磁軸承電磁參數(shù)的計(jì)算[J]. 龍志強(qiáng),王水泉,楊泉林.  磁性材料及器件. 2000(05)



本文編號(hào)：3349195