【摘要】： 磁懸浮軸承是集機械學、轉子動力學、控制理論與控制工程學于一體的機電產品。它是利用磁力的作用使轉子與定子之間沒有機械接觸將轉子懸浮于空中的一種軸承。與傳統(tǒng)的軸承相比,具有無機械磨損、能耗低、無需潤滑、壽命長等一系列優(yōu)點,在能源交通、機械工業(yè)、航空航天等領域具有廣泛的應用前景。 為了準確的測量氣隙的變化,磁懸浮軸承需要用多個位移傳感器,這樣就使得軸承的硬件成本過高,另外位移傳感器的存在,使得軸承的尺寸變大,整個系統(tǒng)的動態(tài)性能和可靠性都降低。由于系統(tǒng)結構的限制,位移傳感器不能裝在磁懸浮軸承的中間,使得系統(tǒng)控制器的設計變的復雜。因此,將無位移傳感器磁懸浮軸承自檢測技術應用于軸承轉子懸浮的控制系統(tǒng)中,以此克服上述缺陷并降低軸承的成本是必要的。 本文介紹了無位移傳感器磁懸浮軸承的基本原理,建立了轉子單自由度的數(shù)學模型,得到了軸承線圈的電感特性。無位移傳感器磁懸浮軸承自檢測主要有差動變壓器測試和小信號注入測試兩種方法。由于差動變壓器測試法的測試信號較難準確獲取,而小信號注入測試法是在線性功放的輸入端加入一高頻小信號作為測試信號,通過對電磁線圈中電感的檢測來獲取轉子的位移變化,因此具有檢測信號簡單、準確。 本文選用小信號注入測試法對自檢測系統(tǒng)進行了較為深入研究,建立了系統(tǒng)所需的軟、硬件結構,其中軟件設計主要針對適用于自檢測系統(tǒng)的模糊自適應整定PID控制器,硬件設計主要針對自檢測系統(tǒng)的檢測電路及連續(xù)線性功率放大器,最后對其進行了仿真及調試。
【圖文】：

第二章 無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力將轉軸無機械摩擦無潤滑地懸浮在空中轉的一種新型軸承，其結構如圖 2.1 所示。由圖 2.1 可知，此系統(tǒng)包括一個軸徑向軸承，其中軸承系統(tǒng)的轉子是通過六個剛體自由度（即沿 x軸、 y 軸、，繞 x 軸轉動的α ，，繞 y 軸轉動的β 及繞 z 軸轉動的ω ）的控制來實現(xiàn)其轉子浮。

圖 2.2 無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)分類位移傳感器磁懸浮軸承對主軸自由度不同的控制，可將其分為無位軸承和無位移傳感器軸向磁懸浮軸承。傳感器徑向磁懸浮軸承在結構上由定子、轉子及線圈組成，定子內定形狀的槽，槽里嵌入線圈，當給不同的線圈通入電流時，將產生轉子，實現(xiàn)其穩(wěn)定懸浮，如圖 2.3 所示為其定子、轉子結構。無位軸承在結構上包括壓裝在主軸上的推力盤，兩端電磁鐵及其內部沿軸向位移進行控制，抑制轉子的振動，實現(xiàn)軸向定位，如圖 2.4 位移傳感器磁懸浮軸承具有結構簡單、制造方便等特點，但是基于和環(huán)境的限制，如需提高無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子為疊片式的，而且還需要軸承相對磁導率高及飽和磁感應強度高等特點的軟磁材料[22]。
【學位授予單位】：大連交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TH133.3

【參考文獻】

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本文編號：2684757