【摘要】： 動力磁懸浮軸承(Power Magnetic Bearing簡稱P-MB),也稱為無軸承電機(jī),是近年來提出的一種新型電動機(jī),在原理上是以普通的電機(jī)為基礎(chǔ),在定子上安裝有兩套不同極數(shù)的繞組,使其電磁鐵提供的磁場不僅可產(chǎn)生支承轉(zhuǎn)子的徑向力,而且還可產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)子的扭矩。由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、可靠性高、適合超高速運(yùn)行等特點(diǎn),目前已成為電機(jī)研究領(lǐng)域中的一個(gè)新熱點(diǎn)。 目前工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛的大多是傳統(tǒng)的磁懸浮軸承,需要5~10個(gè)非接觸式位移傳感器來檢測轉(zhuǎn)子的位移,由于位移傳感器的存在,使磁懸浮軸承的軸向尺寸變大、系統(tǒng)的動態(tài)性能及可靠性降低。又由于機(jī)械結(jié)構(gòu)上的限制,使傳感器不能裝在磁懸浮軸承的中間,這樣就造成系統(tǒng)的控制方程相互耦合,系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)復(fù)雜。此外,由于位置傳感器的價(jià)格較高,從而導(dǎo)致整個(gè)磁懸浮軸承系統(tǒng)的價(jià)格偏高,大大限制了它在工業(yè)上的推廣應(yīng)用。 本文基于動力磁懸浮軸承的基本運(yùn)行原理,分析了計(jì)及轉(zhuǎn)子偏心的懸浮力表達(dá)式,推導(dǎo)出懸浮繞組自感與轉(zhuǎn)子徑向偏移量之間的數(shù)學(xué)模型;基于動力磁懸浮軸承徑向位移自檢測運(yùn)行原理,設(shè)計(jì)出采用高頻信號的轉(zhuǎn)子徑向偏移量的檢測電路;分析了轉(zhuǎn)子偏心時(shí)懸浮繞組與轉(zhuǎn)矩繞組的磁鏈關(guān)系,推導(dǎo)出基于U-I模型的懸浮繞組獨(dú)立控制算法;采用DSP(TMS320LF2407A)作為主控芯片,設(shè)計(jì)出動力磁懸浮軸承的徑向位移自檢測控制系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TH133.3
【圖文】：

圖 1.1 洛侖茲力示意圖Fig. 1.1 Schematic of Lorentz force在不同磁導(dǎo)率的磁性物質(zhì)（如空氣和鐵芯）于鐵磁物質(zhì)表面向外，在動力磁軸承中的表表面和轉(zhuǎn)子外表面產(chǎn)生的垂直徑向磁吸引力克斯韋力是使動力磁懸浮轉(zhuǎn)子懸浮的主要原子不偏離定子中心且給繞組通以對稱的三相作用在轉(zhuǎn)子上的麥克斯韋合力為零，如圖 1. 1.2（b）所示，引起氣隙磁密分布不均，則其中氣隙減小處氣隙磁密增大，麥克斯韋力小，作用在轉(zhuǎn)子上的麥克斯韋力合力指向氣的麥克斯韋合力就越大。

圖 1-2 麥克斯韋力示意圖Fig.1.2 Schematic of Maxwell Force（a） 定子與轉(zhuǎn)子同心 （b） 定子與轉(zhuǎn)子的中心不重合懸浮力產(chǎn)生原理2.2 節(jié)分析可知，當(dāng)轉(zhuǎn)子發(fā)生偏心時(shí)，由于引起的麥克斯韋力與轉(zhuǎn)子而且轉(zhuǎn)子偏心越大，作用在轉(zhuǎn)子表面的麥克斯韋力也就更大，轉(zhuǎn)子偏現(xiàn)象，因此一旦轉(zhuǎn)子發(fā)生位移偏心，就再也無法回到平衡位置，無法浮[21]。磁軸承結(jié)構(gòu)與普通感應(yīng)電機(jī)類似，都是由定子和轉(zhuǎn)子組成，只是在定有不同極對數(shù)的三相繞組，一套為轉(zhuǎn)矩控制繞組，極對數(shù)為1p ，它產(chǎn)轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，一套為懸浮控制繞組，極對數(shù)為2p ，兩套繞組1 p± 1，它們產(chǎn)生不同的旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)兩個(gè)繞組生成的磁場旋轉(zhuǎn)方向空間位置上重合且通入繞組中的電流頻率一致時(shí)，轉(zhuǎn)矩繞組中產(chǎn)生的

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本文編號：2739518