混合型磁懸浮軸承采用永磁材料建立偏置磁場,能夠有效降低功率損耗,在航空航天、能量存儲、能量轉(zhuǎn)換等對功率損耗要求較高的領(lǐng)域有著不可替代的優(yōu)勢,是磁懸浮軸承技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。本文立足于混合型磁懸浮軸承的基本特點,對混合型磁懸浮軸承的分類體系、拓撲結(jié)構(gòu)、參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化、磁場分析以及系統(tǒng)設(shè)計等方面進行了研究。 在對混合型磁懸浮軸承的基本特點進行分析的基礎(chǔ)上,首先對混合型磁懸浮軸承的類型劃分進行了研究。首次提出了以控制磁場在氣隙中的分布情況來作為混合型磁懸浮軸承類型劃分的依據(jù)。結(jié)合功能與偏置磁場極性分布上的不同,建立了新的混合型磁懸浮軸承分類體系。以混合型磁懸浮軸承的分類體系為基礎(chǔ),對混合型磁懸浮軸承的拓撲結(jié)構(gòu)進行了研究。提出了根據(jù)混合型磁懸浮軸承的類型來確定其基本拓撲結(jié)構(gòu)的方法。利用此方法對各類型混合型磁懸浮軸承具體拓撲結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行了研究,對已有的拓撲結(jié)構(gòu)進行了整理歸類,并提出了多種新的拓撲結(jié)構(gòu)。同時對各種類型拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點進行了定性的分析與比較。 以等效磁路法為基礎(chǔ),對混合型磁懸浮軸承參數(shù)的設(shè)計進行了研究。提出了以總磁通量計算為基礎(chǔ)的參數(shù)設(shè)計方法,提高了參數(shù)設(shè)計... 

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 混合型磁懸浮軸承的研究背景
    1.2 混合型磁懸浮軸承的研究概況
    1.3 混合型磁懸浮軸承的研究方向
    1.4 課題的研究意義與本文內(nèi)容安排
第二章 混合型磁懸浮軸承的分類體系與拓撲結(jié)構(gòu)
    2.1 混合型磁懸浮軸承的分類體系
        2.1.1 現(xiàn)有的類型劃分依據(jù)
        2.1.2 新類型劃分依據(jù)的提出
    2.2 混合型磁懸浮軸承的拓撲結(jié)構(gòu)
        2.2.1 混合型磁懸浮軸承拓撲結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法
        2.2.2 混合型軸向磁懸浮軸承的拓撲結(jié)構(gòu)
        2.2.3 混合型徑向磁懸浮軸承的拓撲結(jié)構(gòu)
        2.2.4 混合型軸向-徑向磁懸浮軸承的拓撲結(jié)構(gòu)
    2.3 本章小結(jié)
第三章 混合型磁懸浮軸承的參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化
    3.1 混合型磁懸浮軸承常用材料
        3.1.1 軟磁材料
        3.1.2 永磁材料
        3.1.3 繞組線
    3.2 混合型磁懸浮軸承的參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化方法
        3.2.1 混合型磁懸浮軸承磁場總磁通量的計算
        3.2.2 混合型磁懸浮軸承軟磁材料的參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化
        3.2.3 混合型磁懸浮軸承永磁材料的參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化
        3.2.4 混合型磁懸浮軸承控制繞組的參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化
    3.3 混合型軸向磁懸浮軸承的參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化
        3.3.1 部件劃分
        3.3.2 已知參數(shù)與設(shè)計目標
        3.3.3 參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化流程
        3.3.4 磁場總磁通量的計算
        3.3.5 軸向控制繞組參數(shù)的設(shè)計
        3.3.6 內(nèi)軸向磁極參數(shù)的設(shè)計
        3.3.7 定子圓盤參數(shù)的設(shè)計
        3.3.8 外軸向磁極參數(shù)的設(shè)計
        3.3.9 永磁材料參數(shù)的設(shè)計
        3.3.10 轉(zhuǎn)子鐵心參數(shù)的設(shè)計
        3.3.11 以體積最小為目標的參數(shù)優(yōu)化
        3.3.12 基于MATLAB 的參數(shù)設(shè)計優(yōu)化軟件
        3.3.13 參數(shù)的初步設(shè)計結(jié)果
    3.4 混合型徑向磁懸浮軸承的參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化
        3.4.1 部件劃分
        3.4.2 已知參數(shù)與設(shè)計目標
        3.4.3 參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化流程
        3.4.4 磁場總磁通量的計算
        3.4.5 轉(zhuǎn)子鐵心參數(shù)的設(shè)計
        3.4.6 徑向控制繞組參數(shù)的設(shè)計
        3.4.7 徑向磁極參數(shù)的設(shè)計
        3.4.8 定子磁軛參數(shù)的設(shè)計
        3.4.9 永磁材料參數(shù)的設(shè)計
        3.4.10 以體積最小為目標的參數(shù)優(yōu)化
        3.4.11 基于MATLAB 的參數(shù)設(shè)計優(yōu)化軟件
        3.4.12 參數(shù)的初步設(shè)計結(jié)果
    3.5 混合型軸向-徑向磁懸浮軸承的參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化
        3.5.1 部件劃分
        3.5.2 已知參數(shù)與設(shè)計目標
        3.5.3 參數(shù)設(shè)計與優(yōu)化流程
        3.5.4 磁場總磁通量的計算
        3.5.5 轉(zhuǎn)子鐵心參數(shù)的設(shè)計
        3.5.6 徑向控制繞組參數(shù)的設(shè)計
        3.5.7 徑向磁極參數(shù)的設(shè)計
        3.5.8 定子磁軛參數(shù)的設(shè)計
        3.5.9 永磁材料參數(shù)的設(shè)計
        3.5.10 定子圓盤參數(shù)的設(shè)計
        3.5.11 軸向控制繞組參數(shù)的設(shè)計
        3.5.12 定子套筒參數(shù)的設(shè)計
        3.5.13 軸向磁極參數(shù)設(shè)計
        3.5.14 以體積最小為目標的參數(shù)優(yōu)化
        3.5.15 基于MATLAB 的參數(shù)設(shè)計優(yōu)化軟件
        3.5.16 參數(shù)的初步設(shè)計結(jié)果
    3.6 本章小結(jié)
第四章 混合型磁懸浮軸承的磁場仿真與分析
    4.1 有限元分析軟件ANSYS
    4.2 混合型軸向磁懸浮軸承的磁場仿真與分析
        4.2.1 磁場仿真與分析流程
        4.2.2 基于初步設(shè)計參數(shù)的磁場仿真與分析
        4.2.3 基于有限元仿真的參數(shù)設(shè)計結(jié)果
        4.2.4 基于最終設(shè)計參數(shù)的磁場仿真與分析
    4.3 混合型徑向磁懸浮軸承的磁場仿真與分析
        4.3.1 磁場有限元仿真與分析流程
        4.3.2 基于初步設(shè)計參數(shù)的磁場有限元仿真與分析
        4.3.3 基于有限元仿真的參數(shù)設(shè)計結(jié)果
        4.3.4 基于最終設(shè)計參數(shù)的磁場有限元仿真與分析
    4.4 混合型軸向-徑向磁懸浮軸承磁場的有限元仿真與分析
        4.4.1 磁場有限元仿真與分析流程
        4.4.2 基于初步設(shè)計參數(shù)的磁場有限元仿真與分析
        4.4.3 基于有限元仿真的參數(shù)設(shè)計結(jié)果
        4.4.4 基于最終設(shè)計參數(shù)的磁場有限元仿真與分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 混合型磁懸浮軸承的系統(tǒng)設(shè)計與控制策略
    5.1 五自由度混合型磁懸浮軸承電機系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)
    5.2 混合型磁懸浮軸承的數(shù)字控制系統(tǒng)
        5.2.1 硬件部分
        5.2.2 軟件部分
    5.3 混合型磁懸浮軸承的功率放大器
    5.4 混合型磁懸浮軸承的懸浮實驗
        5.4.1 靜態(tài)懸浮實驗
        5.4.2 動態(tài)懸浮實驗
    5.5 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
    6.1 本文主要工作和創(chuàng)新點
    6.2 進一步研究工作的展望
參考文獻
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
附錄 A 混合型軸向磁懸浮軸承設(shè)計優(yōu)化軟件界面與操作流程
附錄 B 混合型徑向磁懸浮軸承設(shè)計優(yōu)化軟件界面與操作流程
附錄 C 混合型軸向-徑向磁懸浮軸承設(shè)計優(yōu)化軟件界面與操作流程


【參考文獻】：
期刊論文
[1]MSCMG永磁偏置磁軸承的低功耗控制方法研究[J]. 劉珠榮,房建成,韓邦成,于靈慧.  宇航學(xué)報. 2008(03)
[2]混合懸浮系統(tǒng)的無加速度傳感器控制[J]. 徐紹輝,徐正國,金能強,史黎明.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2008(05)
[3]無軸承薄片電機二維被動懸浮特性[J]. 廖啟新,王曉琳,鄧智泉.  電機與控制學(xué)報. 2008(02)
[4]單繞組無軸承薄片電機功率系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 朱俊,鄧智泉,王曉琳,廖啟新.  電機與控制學(xué)報. 2008(01)
[5]徑向兩自由度永磁偏置磁軸承的研究[J]. 高素美,徐龍祥.  微特電機. 2007(11)
[6]無軸承薄片電機系統(tǒng)被動懸浮特性的研究[J]. 陳姝,鄧智泉,王曉琳,廖啟新.  電子機械工程. 2007(05)
[7]徑向二自由度混合磁軸承參數(shù)設(shè)計與分析[J]. 黃峰,朱熀秋,謝志意,陳懷項,姜敞.  中國機械工程. 2007(10)
[8]無軸承薄片電機磁體形狀優(yōu)化設(shè)計及系統(tǒng)實現(xiàn)[J]. 廖啟新,鄧智泉,王曉琳.  中國電機工程學(xué)報. 2007(12)
[9]交直流三自由度混合磁軸承結(jié)構(gòu)與有限分析[J]. 朱熀秋,張仲,諸德宏,王德明,謝志意.  中國電機工程學(xué)報. 2007(12)
[10]電動電磁混合磁浮懸浮穩(wěn)定性及技術(shù)特性分析[J]. 閆宇壯,李云鋼,程虎.  中國電機工程學(xué)報. 2007(06)

博士論文
[1]電磁永磁混合懸浮磁懸浮模型車控制方案的研究[D]. 徐正國.中國科學(xué)院研究生院（電工研究所） 2005
[2]電磁軸承系統(tǒng)集成化技術(shù)的研究[D]. 李冰.南京航空航天大學(xué) 2003

碩士論文
[1]超高速磁懸浮電機轉(zhuǎn)子非線性控制的研究[D]. 趙旭升.南京航空航天大學(xué) 2006
[2]單自由度和兩自由度永磁偏置磁懸浮軸承的研究[D]. 高素美.南京航空航天大學(xué) 2006
[3]永磁偏置徑向軸向磁軸承H∞控制系統(tǒng)的研究[D]. 趙雪山.南京航空航天大學(xué) 2004
[4]永磁偏置磁懸浮軸承研究[D]. 王冠.南京航空航天大學(xué) 2005



本文編號：3682031