【摘要】： 磁懸浮軸承是集機(jī)械學(xué)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、控制理論與控制工程學(xué)于一體的機(jī)電產(chǎn)品。它是利用磁力的作用使轉(zhuǎn)子與定子之間沒(méi)有機(jī)械接觸將轉(zhuǎn)子懸浮于空中的一種軸承。與傳統(tǒng)的軸承相比,具有無(wú)機(jī)械磨損、能耗低、無(wú)需潤(rùn)滑、壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn),在能源交通、機(jī)械工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。 為了準(zhǔn)確的測(cè)量氣隙的變化,磁懸浮軸承需要用多個(gè)位移傳感器,這樣就使得軸承的硬件成本過(guò)高,另外位移傳感器的存在,使得軸承的尺寸變大,整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和可靠性都降低。由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制,位移傳感器不能裝在磁懸浮軸承的中間,使得系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)變的復(fù)雜。因此,將無(wú)位移傳感器磁懸浮軸承自檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于軸承轉(zhuǎn)子懸浮的控制系統(tǒng)中,以此克服上述缺陷并降低軸承的成本是必要的。 本文介紹了無(wú)位移傳感器磁懸浮軸承的基本原理,建立了轉(zhuǎn)子單自由度的數(shù)學(xué)模型,得到了軸承線圈的電感特性。無(wú)位移傳感器磁懸浮軸承自檢測(cè)主要有差動(dòng)變壓器測(cè)試和小信號(hào)注入測(cè)試兩種方法。由于差動(dòng)變壓器測(cè)試法的測(cè)試信號(hào)較難準(zhǔn)確獲取,而小信號(hào)注入測(cè)試法是在線性功放的輸入端加入一高頻小信號(hào)作為測(cè)試信號(hào),通過(guò)對(duì)電磁線圈中電感的檢測(cè)來(lái)獲取轉(zhuǎn)子的位移變化,因此具有檢測(cè)信號(hào)簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確。 本文選用小信號(hào)注入測(cè)試法對(duì)自檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了較為深入研究,建立了系統(tǒng)所需的軟、硬件結(jié)構(gòu),其中軟件設(shè)計(jì)主要針對(duì)適用于自檢測(cè)系統(tǒng)的模糊自適應(yīng)整定PID控制器,硬件設(shè)計(jì)主要針對(duì)自檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)電路及連續(xù)線性功率放大器,最后對(duì)其進(jìn)行了仿真及調(diào)試。
【圖文】：

第二章 無(wú)位移傳感器磁懸浮軸承系統(tǒng)基本理論位移傳感器磁懸浮軸承系統(tǒng)概述無(wú)位移傳感器磁懸浮軸承系統(tǒng)基本工作原理位移傳感器磁懸浮軸承是利用磁場(chǎng)力將轉(zhuǎn)軸無(wú)機(jī)械摩擦無(wú)潤(rùn)滑地懸浮在空中轉(zhuǎn)的一種新型軸承，其結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示。由圖 2.1 可知，此系統(tǒng)包括一個(gè)軸徑向軸承，其中軸承系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子是通過(guò)六個(gè)剛體自由度（即沿 x軸、 y 軸、，繞 x 軸轉(zhuǎn)動(dòng)的α ，，繞 y 軸轉(zhuǎn)動(dòng)的β 及繞 z 軸轉(zhuǎn)動(dòng)的ω ）的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)子浮。

圖 2.2 無(wú)位移傳感器磁懸浮軸承系統(tǒng)工作原理圖Fig.2.2 Principle diagram of system of no-displacement sensor magnetic bearing傳感器磁懸浮軸承系統(tǒng)分類(lèi)位移傳感器磁懸浮軸承對(duì)主軸自由度不同的控制，可將其分為無(wú)位軸承和無(wú)位移傳感器軸向磁懸浮軸承。傳感器徑向磁懸浮軸承在結(jié)構(gòu)上由定子、轉(zhuǎn)子及線圈組成，定子內(nèi)定形狀的槽，槽里嵌入線圈，當(dāng)給不同的線圈通入電流時(shí)，將產(chǎn)生轉(zhuǎn)子，實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定懸浮，如圖 2.3 所示為其定子、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。無(wú)位軸承在結(jié)構(gòu)上包括壓裝在主軸上的推力盤(pán)，兩端電磁鐵及其內(nèi)部沿軸向位移進(jìn)行控制，抑制轉(zhuǎn)子的振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)軸向定位，如圖 2.4 位移傳感器磁懸浮軸承具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便等特點(diǎn)，但是基于和環(huán)境的限制，如需提高無(wú)位移傳感器磁懸浮軸承本身的承載能力低磁滯損耗，就必須使得軸承的轉(zhuǎn)子為疊片式的，而且還需要軸承相對(duì)磁導(dǎo)率高及飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高等特點(diǎn)的軟磁材料[22]。
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：TH133.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2684757