永磁偏置的混合磁悬浮轴承的研究

介绍了永磁偏置的混合磁悬浮轴承的工作原理，提出了其结构参数的设计计算理论，对混合磁悬浮轴承的设计有实际指导意义。

大气隙混合磁悬浮轴承承载力模型的研究

等效磁路法是混合磁悬浮轴承的主要研究方法,然而等效磁路法是基于一系列假设条件提出的,大气隙下这些假设将不再成立,磁路法的应用范围将受到限制,无法对大气隙混合磁悬浮轴承展开研究。因此,需要对大气隙混合磁悬浮轴承承载力模型进行研究,以解决混合磁悬浮轴承在大气隙场合的推广及应用。结合ANSYS有限元分析软件分析在气隙变化时,常规磁路法在混合磁悬浮轴承承载特性分析过程中的适用范围,获得了当气隙增加时磁路法模型计算误差变化规律;针对漏磁这一导致计算误差的影响因数,提出一种混合磁悬浮轴承气隙磁场的漏磁导模型的分析方法,建立基于漏磁导修正的混合磁悬浮轴承承载力理论模型;利用ANSYS有限元分析软件和试验对修正后的混合磁悬浮轴承承载力模型进行了验证。

基于DSP的混合磁悬浮轴承数字控制器的设计与实现

研究了混合磁悬浮轴承系统 (HMB)的工作原理及其控制器 ,讨论了以定点数字信号处理器TMS32 0 C2 5为核心的数字控制硬件系统的构成以及 A/D,D/A等外围电路的设计。控制方法采用抗积分饱和与微分突变的 PID控制规律 ,并用汇编语言编制了相应的数控软件。和传统的磁悬浮轴承相比 ,这种轴承可以显著减小控制系统的功耗和体积 ,在航空领域具有广阔的应用前景。用自主研制的数字控制软件和硬件系统实现了对混合磁悬浮轴承的控制。实验表明 ,以 TMS32 0 C2 5为核心的数字控制硬件系统不仅能够满足高速磁悬浮轴承控制器的要求 ,而且易于实现各种先进的控制策略。

主轴系统混合磁悬浮轴承的设计

介绍了永磁偏置的混合磁悬浮轴承的工作原理。导出了主轴系统混合磁悬浮轴承的悬浮合力，得到了它的最大承载力条件及其设计计算公式。建立了混合磁悬浮轴承结构参数的设计计算理论，并在最后得出结论：永磁偏置混合磁悬浮轴承因无偏置绕组而体积小、功耗低；增加永磁体内部磁动势，可增大轴承的刚度，提高其承载能力以及降低控制功耗。

锥形滚柱式混合磁悬浮轴承次优H_∞鲁棒控制器的研究

介绍了一种新型结构的磁悬浮轴承———锥形滚柱式混合磁悬浮轴承的控制系统和控制原理 ;并对系统建立状态空间数学模型 ;通过H∞ 次优鲁棒控制理论 ,利用MATLAB提供的鲁棒控制工具 ,设计出系统在H∞ 范数边界γ内二次稳定的鲁棒H∞ 次优状态反馈控制器 ;并采用具有强大快速的运算处理能力和精练指令集的DSP(TMS32 0F2 4 0 )

混合磁悬浮轴承转子系统的模糊控制策略

针对混合磁悬浮轴承,提出一种对磁悬浮轴承转子模糊控制的策略.结合电磁绕组工作原理,采用自感式位移自检测系统代替专门的位移传感器,构成无传感器自检测磁悬浮控制系统,通过模糊PID(proportional,integral and differential)控制器对系统进行控制,并建立了控制系统的数学模型.分析模糊PID控制器整定参数的模糊规则及模糊控制原理,对系统进行了模糊仿真.仿真结果表明:采用模糊PID控制混合磁悬浮轴承系统具有响应快、抗干扰能力强的动、静态性能.

圆弧形混合磁悬浮轴承的研究

介绍一种由圆弧形轴肩的转轴和圆弧形线圈组成的新型圆弧形混合磁悬浮轴承工作原理 ,导出了圆弧形混合磁悬浮轴承结构参数的设计计算理论 ,包括圆弧形混合磁悬浮轴承轴向与径向扰动的控制、吸力方程、承载能力、结构参数的设计等 ,与圆柱式比较 ,圆弧形混合磁悬浮轴承具有承载力大、定位性好等特点。

飞轮储能用混合磁悬浮轴承温度场分析

磁悬浮轴承(MBs)作为飞轮系统的重要组成部分,工作在真空环境,然而散热条件差,温度过高严重影响了飞轮的运行,降低了飞轮的可靠性。在对飞轮储能用混合型磁悬浮轴承损耗进行分析的基础上,利用ANSYS有限元软件建立混合型磁轴承的3D热模型,将不同运行状态下磁悬浮轴承的损耗作为热源导入温度场中,得到了磁悬浮轴承在不同运行状态下的温度分布,为磁悬浮轴承的设计和温升控制提供了重要的依据。

轴向混合磁悬浮轴承磁场与控制研究

采用有限元法对轴向混合磁悬浮轴承的磁场进行分析,应用三角剖分单元建立了磁悬浮轴承模型,在泛函分析基础上归纳出了磁位势的计算方程。根据所建模型,分析了永磁偏置磁场的磁通与磁感应强度分布特点、研究了电流控制磁场独自存在时的磁通分布和磁感应强度分布规律,描述了磁场力与控制电流的关系曲线。进而深入解析了永磁偏置磁场和电流控制磁场叠加条件下的磁通与磁感应强度分布特点,并得出磁场力与控制电流的关系。

大气隙混合磁悬浮轴承磁场仿真与实验

针对一种大气隙径向八极混合磁悬浮轴承结构,采用有限元技术和实验方法,探讨永磁和电流激励下磁场耦合特性。研究结果表明:当偏移量固定时,某方向(x或y)电流越大,其耦合现象越明显;当转子在平衡位置时或偏移量较小时(如0.5 mm),x和y两方向的电流耦合现象不明显;如转子偏移量进一步增加(达到1.2 mm),其电流磁力耦合增加,且电磁力非线性越强烈。

大气隙混合磁悬浮轴承-转子系统耦合特性仿真分析

磁悬浮支承技术是利用可控电磁力使物体沿着一个方向或几个方向保持一定位置,从而使物体与基础之间无机械接触,根据磁力轴承工作原理,磁悬浮转子在实际工作时,在结构和控制系统中存在着多种耦合现象。介绍了大气隙混合磁悬浮轴承的结构以及这种轴承的工作特点与工作原理;建立其等效磁路模型;针对大气隙混合磁悬浮轴承结构,利用有限元软件分析其磁场耦合特性,以偏心距为变量,分析大气隙混合磁悬浮轴承-转子系统的力耦合与力矩耦合。结果表明:偏心距越大,耦合越强。

大气隙混合磁悬浮轴承耦合特性分析

介绍了大气隙混合磁悬浮轴承的结构及其工作原理,并建立其等效磁路模型.针对大气隙混合磁悬浮轴承结构,利用Ansys进行仿真分析,以X向位移和电流为变量,分析其对Y向承载力的影响来判断其耦合特性.结果表明,永磁磁场中,以X向位移为变量,耦合现象不明显,在混合磁场中,以X向位移或电流为变量,耦合明显.

永磁偏置混合磁悬浮轴承结构设计及控制方法分析

所谓的磁悬浮轴承主要是利用磁力场将轴承内的定子与转子分开，借此来实现无机械接触的一体化轴承。由于轴承内的定子与转子不会发生任何的机械接触，所以这种轴承不会出现任何磨损的现象。这不仅有效地降低了机械运动过程中产生的噪音和机械能耗，而且还不需要添加润滑油，属于一种无污染、寿命长的新型产品。这类轴承尤其适合应用在真空、高速等特殊的工作环境当中，其拥有着一般普通轴承无法比拟的优越性。基于此点，本文就永磁偏置混合磁悬浮轴承结构设计及控制方法进行浅谈。

基于磁通量计算的混合型轴向–径向磁悬浮轴承参数设计

混合型轴向–径向磁悬浮轴承集轴向磁悬浮轴承与径向磁悬浮轴承于一体,应用于磁悬浮系统可降低系统功耗,减小体积与重量,但其结构及内部磁场分布复杂,参数设计的难度较大。该文提出一种基于磁通量计算的参数设计方法,计算出要达到设计承载力所需的偏置磁场与控制磁场的磁通量,建立起软磁材料内部磁场磁通密度与软磁材料结构参数之间的函数关系,从而计算出软磁材料的结构参数值,使其内部磁场磁通密度不超过其磁化曲线线性区间。利用有限元仿真验证了该设计方法的合理性与正确性。给出了转速为20000r/min时转轴的轴向与径向位移及磁悬浮轴承控制电流的波形。实验结果表明,基于所提方法设计出的混合型轴向–径向磁悬浮轴承具有良好的悬浮特性。

新结构混合型轴向磁悬浮轴承原理分析与参数设计

介绍了一种新结构混合型轴向磁悬浮轴承(HAMB)的结构与工作原理。该结构的混合型轴向磁悬浮轴承利用永磁体来建立偏置磁场,控制磁场由电磁线圈产生,通过控制电磁线圈中电流的大小和方向,产生可控的轴向悬浮力。提出了一种基于磁通量计算的参数设计方法,首先计算出要达到额定承载力所需的磁路中的总磁通量,从而可得出各关键截面处磁场的磁通密度,各个关键截面的结构参数应使该截面处的磁通密度在磁性材料磁化曲线的线性区间内变化。利用有限元分析软件对设计结果进行了电磁场仿真,仿真结果验证了参数设计方法的合理性与正确性。

永磁体位于转子上的混合型轴向磁轴承原理分析与参数设计

针对混合型磁悬浮轴承功耗低、结构紧凑的特点,提出了一种永磁体位于转子上的混合型轴向磁悬浮轴承。首先给出了该磁悬浮轴承的三维结构及其工作原理。在此基础上,提出了一种基于气隙磁通计算的参数设计方法。其中根据最大承载力所需的总磁通量,得到磁路中各关键截面处的磁通密度,以软磁材料内部磁场磁通密度不饱和为约束条件,以体积最小为优化目标,通过循环迭代的方式计算各部分漏磁系数与磁阻系数,最后得到该混合型轴向磁悬浮轴承各部分的结构参数。文中还利用有限元电磁场分析软件对其进行三维电磁场建模与仿真分析,仿真结果验证了该参数设计方法及其结果的合理性与正确性。

径向被动轴向主动混合磁轴承数字控制器的设计

轴向平行充磁的径向斥力型被动轴承径向无需控制,可降低磁悬浮转子系统的控制难度。然而,其在提供径向斥力的同时,也产生轴向的推力,使得径向被动轴承与轴向主动轴承产生力耦合。本文采用数字PID控制器对径向被动轴向主动混合悬浮轴承(HMB)进行控制,并分析了控制参数的设计过程,研制了控制器的软硬件。实验结果表明,控制器对HMB悬浮局部有效,轴向悬浮失控。

混合型磁轴承励磁及控制分析

磁悬浮轴承可以单独由轴向控制使其稳定,轴向轴承用于稳定转子并且无接触地提供转矩。转子在悬浮状态可达到每秒数千转的速度,是一种较简单成功的磁悬浮电机。

基于漏磁与磁阻系数迭代的三自由度混合型磁悬浮轴承的设计

提出一种基于漏磁与磁阻系数迭代计算的参数设计方法,将软磁材料内部磁场的磁通密度非饱和作为约束条件,以满足最大悬浮力条件下的体积最小化为优化设计目标,通过循环迭代的方式计算各部分漏磁系数与磁阻系数,最后得到该三自由度混合型磁悬浮轴承各部分的结构参数.利用有限元电磁场分析软件对其进行三维电磁场建模与仿真分析,仿真结果验证了该参数设计方法及其结果的合理性与正确性.给出了静态起浮、悬浮、冲击、转速为30 000r/min时转轴位移与控制电流的波形.实验结果表明:基于该方法设计出的三自由度混合型磁悬浮轴承具有良好的悬浮特性.

3自由度混合磁轴承支承特性及仿真分析

3自由度混合磁轴承以其结构尺寸小,能耗低的特点在医疗,航空等特殊领域有着重要应用。为了实现对3自由度混合轴承的结构尺寸设计,提出1种基于等效磁路法的悬浮力计算方法,导出了其轴向、径向磁力数学模型,并给出了轴向、径向悬浮力的解析解;对给定模型的磁路用Ansys Maxwell软件进行了有限元分析,并与理论模型计算的结果进行对比,两者结果基本吻合,其结果为3自由度混合轴承的设计提供了一定的理论指导依据。