新型交替极无轴承永磁电机的原理与实现

传统永磁型无轴承电机悬浮力和转矩控制存在耦合,该文对一种新型交替极转子结构的无轴承永磁电机的磁悬浮原理进行了深入分析和数学建模,指出该类型电机所具有的独特的悬浮控制和转矩控制解耦的特点,并构建了无轴承交替极永磁电机的实时控制系统。实验结果表明实现了该新型无轴承永磁电机的动、静态稳定悬浮,验证了悬浮与转矩控制解耦的特性。

超导球转子悬浮特性分析及实验研究

介绍了超导球转子的悬浮结构和原理。讨论了悬浮结构的电磁分布特点和悬浮力的计算。进行了超导球转子的悬浮实验,通过控制悬浮电流可将转子悬浮在旋转轴方向上的任意高度。结果为进一步提高转子悬浮的稳定性和刚度提供了参考。

永磁型无轴承电机的设计与控制研究

为了深入研究永磁型无轴承电机的设计方法及控制策略,提出了计及定、转子定位偏心的悬浮力解析模型及该解析模型中悬浮绕组参数的设计方法.该方法基于永磁型无轴承电机悬浮力产生机理和电磁场有限元分析,进行电机设计,得到永磁型无轴承样机的系统参数.在此样机系统基础上,讨论了转矩控制子系统的转子磁场定向矢量控制、悬浮控制子系统的模糊自调整比例-积分-微分(PID)控制策略,并进行了悬浮运行实验,结果表明该设计参数与实际样机参数基本吻合,验证了该设计方法的正确可行性,该控制策略有效地解决了无轴承电机模型复杂、参数时变等实际因素的影响,保证了其运行控制的鲁棒性.

外加磁场强度对高温超导磁悬浮力影响的分析

高温超导磁悬浮力的分析计算是超导磁悬浮技术实用化的一个重要课题。介绍了超导磁悬浮的基本原理。分析了外加磁场强度对磁悬浮力的影响,计算了存在外施磁场下的悬浮力,并设计实验测量相应悬浮力的大小。基于ANSYS软件对两种磁悬浮模型仿真分析,研究了不同模型和参数下的磁力线分布。仿真和实验结果对超导磁悬浮技术的应用具有参考价值。

磁悬浮无轴承电机悬浮力绕组励磁及控制方式分析

该文对磁悬浮无轴承电机悬浮力绕组的励磁及控制方式进行了分析。从磁悬浮无轴承电机的运行原理出发,通过将1台该种电机等效成具有不同极数的2台电机,研究电机内磁场和转子的相对运动,得出绕组极数选取方案与等效电机工作状态的关系。进一步推导出绕组极数选取方案与悬浮力绕组励磁方式的关系。从中可以看出绕组极 数选取方案决定悬浮力绕组的电能传递方向及它的励磁方式。针对悬浮力绕组存在的两种励磁及控制方式,重点讨论了悬浮力绕组工作在自励方式时,控制悬浮力绕组励磁电流的方法。提出一种采用逆变器并联电容器的新方法,该方法通过PWM逆变器控制悬浮力绕组中励磁电流。最后,进行了实验研究。

基于ANSYS的磁悬浮平台空载磁场有限元分析

基于ANSYS有限元仿真软件,运用APDL语言,针对一种磁悬浮平台的空载磁场进行了命令流建模和仿真分析,从中得到了磁场分布与悬浮受力的关系,并进一步分析了磁悬浮平台多结构参数与悬浮力之间的变化规律。仿真结果揭示了磁悬浮平台结构多参数变化对悬浮力的影响,从而为磁悬浮平台的结构参数优化设计及其悬浮控制提供依据。

基于ANSYS的高温超导混合磁轴承悬浮力分析

基于商用电磁场有限元软件ANSYS以及Bean临界态模型,对由圆柱形高温超导块材、永磁体和超导线圈组成的新型高温超导混合磁轴承的电磁场分布及悬浮力进行了仿真分析,研究了超导线圈对高温超导混合磁轴承悬浮力的影响,同时还通过实验测试了悬浮力。结果表明:仿真与实验具有较好的一致性,使用软件仿真方便可行,其结果较为准确可靠,可为高温超导混合磁轴承的设计和优化提供理论依据。

新型磁悬浮平台空载悬浮特性分析及优化设计

提出了一种新型的磁悬浮平台结构,阐述了其悬浮原理,并运用Workbench-Maxwell 3D软件进行了电磁场有限元仿真。针对原始模型分别进行了轴向、径向偏心情况下的悬浮力特性分析,及多尺寸参数变化对悬浮力的影响。进一步优化了平台结构尺寸,仿真结果验证了该新型磁悬浮平台的空载悬浮特性,并为磁悬浮平台的稳定控制提供了理论依据。

磁悬浮球形主动关节机理与控制策略

提出了一种新型多自由度磁悬浮球形主动关节,对关节产生磁悬浮力和电磁转矩的机理进行了研究,并推导出驱动关节旋转的电磁转矩和支撑关节的悬浮电磁力;分析了磁悬浮球形主动关节旋转与悬浮的控制关系,提出了对其综合控制策略,并阐述了控制原理.

高温超导块材与永磁体组成的混合磁悬浮

针对高温超导磁悬浮交通应用,提出了一种有别于目前常用的仅通过车载高温超导块材与永磁轨道间的磁斥力实现悬浮的混合悬浮,该悬浮方式通过车载永磁体与永磁轨道的作用为悬浮系统提供导向力,由于避免了磁滞效应而使导向可回复区间增大,进而提高系统的导向能力,有助于增大系统的曲线通过与抗干扰能力,同时永磁轨道下部空间磁场的利用也进一步提高了系统的悬浮能力。基于系统静态刚度的计算,现有高温超导磁悬浮系统双轨每米的悬浮重量仅为混合悬浮的40%,可回复导向力不到混合悬浮中车载永磁体与永磁轨道间稳定导向力的70%。混合悬浮为高温超导磁悬浮的重载应用提供了一种途径。

单磁铁的静态磁场和悬浮力分析

以上海TR高速磁悬浮列车为分析对象,用ANSYS软件建立单磁铁模型,对其额定工况进行了静态磁场分析,着重分析了励磁电流和气隙高度的变化对悬浮力的影响,为悬浮电磁铁优化设计和磁浮列车的静止悬浮稳定性控制提供了依据。最后,通过电磁铁组合模型的静态磁场分析,证明了单磁铁分析结果的准确性。

磁悬浮球形主动关节机理与控制策略研究

提出一种新型多自由度磁悬浮球形主动关节,对关节产生磁悬浮力和电磁转矩的机理进行了研究,从关节定子和转子之间的气隙磁能着手,即根据气隙磁能建立主动关节的机电能量转换关系,推导出了驱动关节旋转的电磁转矩和支撑关节的悬浮电磁力;分析了磁悬浮球形主动关节旋转与悬浮的控制关系,通过位移传感器检测转子的偏移信号,经过滤波、放大及悬浮控制器等环节的处理变换成电流信号,反馈到绕组控制输入端与输入的转矩电流进行叠加以改变定子绕组中电流的大小,从而实现了对球形主动关节旋转与悬浮的精确控制,并提出了对其的综合控制策略及控制原理。

高温超导YBCO块材临界电流密度与悬浮力磁滞的关系

高温超导磁悬浮车系统利用处于超导态的高温超导块材与永磁轨道相互作用产生的钉扎力使磁悬浮车稳定地悬浮于永磁轨道上方,块材的性能决定了悬浮力的磁滞特性。利用数值计算的方法计算悬浮于永磁轨道上方的YBCO块材的悬浮力,分析了临界电流密度与悬浮力磁滞及最大悬浮力的关系。结果表明,块材悬浮力磁滞随着临界电流密度的增加而减小,当临界电流密度增加到一定程度,悬浮力磁滞消失;块材最大悬浮力随临界电流密度的增加而增加,当临界电流密度增加到一定程度,最大悬浮力趋于饱合。

径向高温超导磁悬浮轴承的端部效应分析

针对径向高温超导磁悬浮轴承轴向尺寸有限引起的端部效应会影响其轴向悬浮特性,提出一种基于H公式的二维有限元建模方法,对径向高温超导磁悬浮轴承的端部效应进行分析。首先,通过实验测试验证提出的有限元建模方法;然后,分别建立具有不同尺寸定、转子的径向高温超导磁悬浮轴承有限元模型;最后,得到不同尺寸的超导定子与不同极数的永磁转子下轴向悬浮力与位移的关系。结果表明,由于端部效应,随着超导定子分块数量的增加,轴向悬浮特性不断恶化;随着永磁转子极数的增加,轴向悬浮力最大值先提高后降低,最终趋于永磁转子无限长时的轴向悬浮力最大值。

一种高灵敏度磁性液体倾角传感器的研究

磁性液体独特的二阶悬浮力可以替代固体弹性元件为倾角传感器的惯性元件提供一个柔性弹性力,能够极大提高倾角传感器的抗冲击性能,已经在石油勘探行业成功应用。为进一步提高磁性液体倾角传感器的灵敏度,基于磁性液体的二阶悬浮特性提出了一种新的结构和检测方法,对传感器中两个永磁体间磁场的空间分布进行了理论计算和仿真,并通过试验对比分析了在选定不同参数条件下传感器的静态性能,最终得到当侧向间隙为3 mm,磁性液体注入量为1.4 g时,传感器量程为0°~50°,线性度误差为1.0047%,灵敏度为2.3 mV/°,分辨率为0.023°,重复性误差为3.18%,工作性能最佳,且该传感器性价比高,壳体用材环保,具有很好的实用价值。

磁悬浮球形磁阻电动机产生悬浮力和磁力矩的机理分析

球形电动机系统结构复杂、旋转角度受到限制,高速、超高速运转时,机械支承的摩擦磨损造成关节部件发热,导致关节的动态特性变差,针对此,提出一种新型多自由度磁悬浮球形磁阻电动机。分析了电动机产生磁悬浮力和电磁转矩的机理,对磁悬浮球形磁阻电动机进行了综合控制,通过仿真分析了系统的悬浮控制结果。通过仿真试验可知,状态同步悬浮控制精度高,抗干扰性强。

高温超导磁悬浮准静态的力弛豫特性

为了研究顶部籽晶熔融织构法制备的钇钡铜氧超导块材在Halbach永磁轨道上的准静态悬浮力弛豫特性,定义了弛豫完整过程,划分为激励过程(含起始状态、中间过程、终止状态)、弛豫过程和稳态结果;在激励过程起始和终止状态相同时,通过搭建的悬浮力测试装置,研究了复杂中间过程对稳态结果的影响;基于磁化和Anderson-Kim模型建立了弛豫分析模型,对力弛豫规律进行分析和总结.研究结果表明:4种不同中间过程位移形式的稳态结果趋于一致,但位移过程中的最大悬浮力受到往返次数以及速度的影响,其中最大悬浮力点分布在随时间对数衰减的曲线周围;弛豫过程前终止状态的悬浮力与移动速度正相关,经过弛豫过程后的稳态结果趋于一致,而弛豫过程后以不同移动速度重复往返一次,移动速度对最大悬浮力的影响明显减弱(最大悬浮力差值由3.7 N降低为2.0 N);超导体在激励过程和弛豫过程中皆存在弛豫现象,而移动速度以及往返次数对最大悬浮力的影响结果是激励过程力弛豫的表现.

磁悬浮测试系统的数据采集与处理

介绍了高温超导磁悬浮测试系统的软件总体设计方案,重点讨论了测试系统中数据采集和处理的关键技术及其实现,对悬浮力进行了实验测试。结果表明,该系统设计合理,可靠性好,精度高,完全满足技术要求。

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。

基于混合磁悬浮的钢丝绳损伤检测器设计与仿真

针对钢丝绳损伤在采用漏磁法检测时由摆振扰动引起的提离值不稳、磁化不均匀问题,基于混合磁悬浮技术提出了一种具有隔振稳姿能力的钢丝绳损伤检测器设计方法。首先,设计了混合磁悬浮检测器结构,基于磁场安培环路定理进行了磁路分析,推导了悬浮力计算公式和检测器关键结构参数;然后,通过有限元仿真分析,比较了不同控制电流下钢丝绳内外部磁场强度的变化情况,发现磁化磁场不受控制磁场变化的影响;最后,从检测器实际运行状态分析了控制电流、气隙与悬浮力之间的耦合关系,通过比较有限元仿真数据与数值计算结果,验证了检测器结构建模过程的可行性,为提高钢丝绳漏磁检测精度提供了新的解决方法。