【摘要】：磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的力耦合、力矩耦合、磁耦合等耦合現(xiàn)象是磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的特性。在以往的研究中,大多沒有對磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的耦合問題進(jìn)行全面的研究,且沒有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在實(shí)際磁懸浮轉(zhuǎn)子的應(yīng)用系統(tǒng)中大多數(shù)也是忽略耦合影響因素。當(dāng)磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸較大時(shí),上述方法可以得到令人滿意的應(yīng)用結(jié)果。但是隨著磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸的減小,耦合的影響漸漸突顯出來。在例如磁懸浮硬盤驅(qū)動(dòng)器、微型磁懸浮陀螺等微小磁懸浮轉(zhuǎn)子應(yīng)用領(lǐng)域,再忽略耦合的影響是不合適的。故對磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的耦合問題進(jìn)行全面的研究,且以實(shí)驗(yàn)方式標(biāo)定耦合特性參數(shù)具有理論與實(shí)際雙重意義。 本文對磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的多種耦合現(xiàn)象進(jìn)行了研究,如徑向磁力軸承內(nèi)磁極之間的磁耦合;徑向磁力軸承橫截面內(nèi)兩個(gè)相互垂直方向的力耦合;轉(zhuǎn)子前后徑向磁力軸承之間的力矩耦合;徑向磁力軸承與軸向磁力軸承的力矩耦合;磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩耦合;位移傳感器偏置導(dǎo)致的信號(hào)耦合及傳感器的溫漂對偏置耦合的影響等。導(dǎo)出了耦合力、耦合力矩、耦合轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式。研究了上述耦合與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系,提出了磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)耦合影響強(qiáng)度的評價(jià)系數(shù)——耦合系數(shù)。在上述研究的基礎(chǔ)上,建立了考慮耦合因素的磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。 提出了徑向磁力軸承的磁力的不可疊加性原理,即徑向磁力軸承平面內(nèi),任意方向上的懸浮力不能由坐標(biāo)方位的懸浮力疊加得到。為實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的耦合奠定了理論基礎(chǔ)。并且根據(jù)此原理設(shè)計(jì)了磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)耦合特性測試實(shí)驗(yàn)裝置。為研究磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的耦合特性提供了實(shí)驗(yàn)手段。在實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行了磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的耦合特性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論研究較好地吻合。實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)完全可以用于理論研究的定性、定量驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)可以為磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、耦合特性參數(shù)標(biāo)定、系統(tǒng)建模和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 本文還研究了微小磁懸浮轉(zhuǎn)子的耦合特性。研究了當(dāng)軸向尺寸縮小時(shí),磁懸浮轉(zhuǎn)子支承原理的變化,提出了軸狀磁懸浮轉(zhuǎn)子與盤狀磁懸浮轉(zhuǎn)子的判定條件,導(dǎo)出了獲取盤狀磁懸浮轉(zhuǎn)子的狀態(tài)信息的計(jì)算公式。
【圖文】：

圖1.1Calnetxi飛輪電池圖LZ軍用高速飛輪能量模型(FPOM)在低軌道衛(wèi)星應(yīng)用中，航天器主要?jiǎng)恿υ词怯晒怆娹D(zhuǎn)換器來提供電源。電源儲(chǔ)存的能量(在60分鐘太陽光照射時(shí))能夠滿足30分鐘無太陽照射時(shí)處在黑暗中的應(yīng)用。因此，要求飛輪能量儲(chǔ)存系統(tǒng)功耗盡可能低，美國馬里蘭大學(xué)與NAAS系統(tǒng)合作，研制出磁懸浮飛輪能量儲(chǔ)存系統(tǒng)，也稱為飛輪電池，其轉(zhuǎn)速為20000rmP，儲(chǔ)存能量15.驪h，動(dòng)量矩54.SNms，解決了該問題141。此后，多侖多大學(xué)，德克薩斯八胡大學(xué)，NAAs等研究機(jī)構(gòu)在此方面進(jìn)行了深入的研究閻1611刀。圖1.1為Calnetxi飛輪電池。從航天領(lǐng)域的應(yīng)用開始，飛輪電池在其他應(yīng)用領(lǐng)域的研究也隨之展開。例如，采用高速飛輪能量模型(FPOM)的電磁飛機(jī)發(fā)系統(tǒng)擔(dān)MALs)，圖1.2為美國優(yōu)化能量系統(tǒng)公司(OPt加aiEncgrysystems，hi.)c發(fā)的軍用高速飛輪能量模型(Fp0M)]sI。

圖1.1Calnetxi飛輪電池圖LZ軍用高速飛輪能量模型(FPOM)在低軌道衛(wèi)星應(yīng)用中，航天器主要?jiǎng)恿υ词怯晒怆娹D(zhuǎn)換器來提供電源。電源儲(chǔ)存的能量(在60分鐘太陽光照射時(shí))能夠滿足30分鐘無太陽照射時(shí)處在黑暗中的應(yīng)用。因此，要求飛輪能量儲(chǔ)存系統(tǒng)功耗盡可能低，美國馬里蘭大學(xué)與NAAS系統(tǒng)合作，研制出磁懸浮飛輪能量儲(chǔ)存系統(tǒng)，也稱為飛輪電池，其轉(zhuǎn)速為20000rmP，儲(chǔ)存能量15.驪h，動(dòng)量矩54.SNms，解決了該問題141。此后，多侖多大學(xué)，德克薩斯八胡大學(xué)，NAAs等研究機(jī)構(gòu)在此方面進(jìn)行了深入的研究閻1611刀。圖1.1為Calnetxi飛輪電池。從航天領(lǐng)域的應(yīng)用開始，飛輪電池在其他應(yīng)用領(lǐng)域的研究也隨之展開。例如，采用高速飛輪能量模型(FPOM)的電磁飛機(jī)發(fā)系統(tǒng)擔(dān)MALs)，，圖1.2為美國優(yōu)化能量系統(tǒng)公司(OPt加aiEncgrysystems，hi.)c發(fā)的軍用高速飛輪能量模型(Fp0M)]sI。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：TH133.3

【引證文獻(xiàn)】

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10 胡波;磁浮軸承系統(tǒng)的監(jiān)控及解耦控制研究[D];西南交通大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2608220