交流磁轴承原理及研究发展现状

在阐述交流磁轴承系统组成和工作原理的基础上,从多个方面对交流磁轴承进行了分类和特点比较,归纳和总结了目前交流磁轴承驱动方式和控制方法的研究现状及其特点,指出了交流磁轴承的研究发展方向。

一种三相交流混合磁轴承数学模型与性能分析

提出了一种新型的三相交流二自由度径向混合磁轴承,由嵌入式永磁体提供静态偏置磁通,三相通电线圈产生控制磁通。采用等效磁路法导出了偏置磁通的计算公式,推导了径向悬浮力的数学模型。针对实验样机的性能要求,设计了磁轴承参数,在设计交流磁轴承控制系统基础上,利用Matlab/SIMULINK工具箱构建了仿真系统,对磁轴承的起浮性能、抗干扰等特性进行了仿真。最后用ANSYS8.0电磁场有限元分析软件对磁轴承实验样机的磁路和转子受力性能进行了计算和分析,证明了该设计的正确性。

三相交流主动磁轴承位移自检测技术仿真研究

在三相逆变器驱动的交流主动磁轴承系统中,基于磁轴承控制线圈中电流纹波是转子与定子之间气隙长度的函数,提出一种径向位移自检测方法。通过对三相交流主动磁轴承控制线圈中的三相电流进行解调滤波处理后,得到与转子位移量成正比例的直流电压信号,从而间接地获得转子的径向位移量。采用Matlab/Simulink工具箱对位移自检测的三相交流主动磁轴承控制系统构建了仿真模型,对其起浮性能和承载性能进行仿真分析,仿真结果证明了这种位移自检测方法的正确性。

基于麦克斯韦张量法的交流磁轴承径向悬浮力建模

交流磁轴承具有无摩擦、无磨损、无需润滑、密封且成本低、损耗少、寿命长等优点,在高速运动场合、低速洁净工况场合都有潜在的应用前景.力求解决目前交流磁轴承径向悬浮力建模存在的不够精确、不够直接、不具有通用性等不足,提出了一种基于麦克斯韦张量法的交流磁轴承径向悬浮力建模方法,这种方法使得交流磁轴承建模准确、直接且具有通用性.采用基于麦克斯韦张量法的交流磁轴承径向悬浮力建模方法,建立了交流二自由度混合磁轴承的悬浮力数学模型,其表达式被证明与采用等效磁路法建立的悬浮力表达式形式一致(仅相差系数关系),表明所建模型的正确性及所提出方法的可行性.并在此基础上,针对建模过程中的关键环节,对该建模方法进行直接性与通用性分析.最后给出了基于交流二自由度混合磁轴承模型的实验系统控制框图,并设计了相关实验,对基于麦克斯韦张量法所建立的交流二自由度混合磁轴承悬浮力模型的正确性进行了实验验证,实验结果表明提出的建模方法较等效磁路法更具有精确性.

三相交流主动磁轴承参数设计与特性分析

建立了一种三相逆变器驱动的交流主动磁轴承的悬浮力数学模型,根据实验样机悬浮磁力的要求,给出了实验样机参数计算过程.利用Ansoft对该结构磁轴承的磁场和转子受力情况进行仿真验算,并对磁轴承悬浮力非线性和转子在平衡位置附近的运动耦合性进行了计算分析.研究结果表明:这种磁轴承机械和磁路结构合理,悬浮磁力满足设计要求,悬浮力在平衡位置附近具有较好的线性和对称性,二自由度运动几乎没有耦合.

三自由度永磁电励磁组合偏置磁轴承研究

介绍了三自由度交流混合磁轴承的结构示意图和工作原理。通过对其永磁体产生的偏置磁场的利用率以及径向悬浮力大小的分析,提出了永磁体与直流电组合偏置的方法。利用等效磁路法对组合偏置磁轴承进行了磁路分析并建立了悬浮力数学模型,并对组合偏置磁轴承进行了有限元分析,理论计算与仿真得出三自由度组合偏置磁轴承消除了悬浮力上限,减小了磁轴承的体积,更有利于磁轴承在高速电主轴、高速飞轮储能等系统中的应用。