主動(dòng)式磁懸浮軸承是利用可控磁場(chǎng)力將轉(zhuǎn)子穩(wěn)定地懸浮于空間,使轉(zhuǎn)子和定子之間無任何機(jī)械接觸的一種新型高性能軸承,具有無摩擦、無磨損、無污染、低能耗、低噪聲以及壽命長等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用在各種高科技領(lǐng)域。本文主要任務(wù)是對(duì)主動(dòng)式磁懸浮推力軸承位置檢測(cè)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究,主要工作分為以下幾部分: 本文首先介紹了主動(dòng)式磁懸浮軸承的總體結(jié)構(gòu)和徑、軸向結(jié)構(gòu)及其工作原理。以軸向磁軸承系統(tǒng)的電磁力模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程為基礎(chǔ),推導(dǎo)出軸向軸承的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,本文將對(duì)主動(dòng)式磁懸浮推力軸承的位置檢測(cè)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研究。 接著針對(duì)主動(dòng)式磁懸浮推力軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),設(shè)計(jì)一種新型的差動(dòng)變壓器式位移傳感器,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子軸向位移的徑向測(cè)量。建立傳感器與轉(zhuǎn)子的等效電路和數(shù)學(xué)模型,分別用磁路計(jì)算法和工程電磁場(chǎng)有限元分析軟件Ansoft對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算和仿真分析。結(jié)果均表明,該傳感器的輸出電壓與轉(zhuǎn)子的軸向位移成正比,并且這種新型差動(dòng)變壓器式傳感器具有高線性度、高靈敏度和低損耗的特點(diǎn)。由于這種結(jié)構(gòu)的軸向傳感器是安裝在徑向傳感器的框架中,則整個(gè)磁軸承系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將被大大簡(jiǎn)化。 然后提出了一種新型混合式功率放大器的結(jié)構(gòu)及控制方法,即采用斬波器調(diào)節(jié)線性功率放大器電源電壓并保持功放管集電極電壓恒定的控制策略。研究結(jié)果表明,其既有線性功率放大器電流紋波小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn),而且在相同的動(dòng)態(tài)響應(yīng)下,其功率放大器的損耗又遠(yuǎn)小于線性功率放大器。 最后,對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)與展望。
【學(xué)位單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TH133.3
【部分圖文】：

3.混合式磁懸浮軸承(簡(jiǎn)稱HMB)，既有可控的電磁鐵又有永磁體或超導(dǎo)體[2]。其中，常用的主動(dòng)式磁懸浮軸承磁場(chǎng)是可控的，主要由電磁鐵、轉(zhuǎn)子、傳感器、控制器和功率放大器組成。如圖1.1所示。通過位移傳感器檢測(cè)被懸浮轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)，與給定信號(hào)比較后送入信號(hào)處理電路，再由控制器和功率放大器控制定子上的電磁線圈電流，進(jìn)而控制電磁力實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮。由于采用了主動(dòng)式反饋控制，其剛度和阻尼都靈活的在線可調(diào)。因此，對(duì)這種主動(dòng)式磁懸浮軸承控制系統(tǒng)進(jìn)行研究具有十分重要的意義‘3司。

圖1.2Levitomix公司永磁偏置磁軸承電控系統(tǒng)Fig.1.2ControllingsystemofPermanentmagnetismbiassusPensionbearingofLevitomix圖1.3Levitomix公司永磁偏置磁軸承機(jī)械系統(tǒng)Fig.1.3MechaniealsystemofPermanentmagnetismbiassusPensionbearingofLevitomix目前研究磁懸浮軸承技術(shù)較為活躍并處于領(lǐng)先地位的主要有瑞士聯(lián)邦工學(xué)院(ETH)、美國Maryland大學(xué)和Verg而a大學(xué)、日本東京大學(xué)和英國Sussex大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)。國內(nèi)對(duì)磁軸承的研究工作起步于80年代初，尚處于實(shí)驗(yàn)室及理論研究階段，還沒有進(jìn)行批量生產(chǎn)及成功應(yīng)用于實(shí)際機(jī)組的例子。近年來我國學(xué)者對(duì)此作了大量的工作。國內(nèi)清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、國防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等都在開展磁軸承方面的研究。清華大學(xué)工程物理系的趙鴻賓教授從1988年致力于此項(xiàng)研究，指出磁軸承屬機(jī)電一體化產(chǎn)品，是多學(xué)科交叉的結(jié)晶。趙鴻賓教授所

圖1.2Levitomix公司永磁偏置磁軸承電控系統(tǒng)Fig.1.2ControllingsystemofPermanentmagnetismbiassusPensionbearingofLevitomix圖1.3Levitomix公司永磁偏置磁軸承機(jī)械系統(tǒng)Fig.1.3MechaniealsystemofPermanentmagnetismbiassusPensionbearingofLevitomix目前研究磁懸浮軸承技術(shù)較為活躍并處于領(lǐng)先地位的主要有瑞士聯(lián)邦工學(xué)院(ETH)、美國Maryland大學(xué)和Verg而a大學(xué)、日本東京大學(xué)和英國Sussex大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)。國內(nèi)對(duì)磁軸承的研究工作起步于80年代初，尚處于實(shí)驗(yàn)室及理論研究階段，還沒有進(jìn)行批量生產(chǎn)及成功應(yīng)用于實(shí)際機(jī)組的例子。近年來我國學(xué)者對(duì)此作了大量的工作。國內(nèi)清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、國防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等都在開展磁軸承方面的研究。清華大學(xué)工程物理系的趙鴻賓教授從1988年致力于此項(xiàng)研究，指出磁軸承屬機(jī)電一體化產(chǎn)品，是多學(xué)科交叉的結(jié)晶。趙鴻賓教授所

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