電磁軸承以其無摩擦、無須潤滑等優(yōu)點(diǎn),能夠滿足許多應(yīng)用場合的特殊工況需求。為了盡可能縮小軸承尺寸,適應(yīng)人工心臟、磁懸浮硬盤、陀螺儀等小型應(yīng)用場合,探索小型電磁軸承的設(shè)計方法和過程,設(shè)計了一種新型結(jié)構(gòu)的小型電磁軸承并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。傳統(tǒng)電磁軸承一般要做五個自由度的主動控制,需要五組軸承和傳感器,軸承尺寸很難縮小。為了利于縮小軸承尺寸,對軸承和傳感器數(shù)量進(jìn)行了精簡。僅采用一個平面內(nèi)的兩組軸承作為支承,對該平面上的兩個自由度進(jìn)行主動控制,稱該平面為主控平面。其余三個自由度實(shí)現(xiàn)被動的懸浮,其約束力由主控平面內(nèi)兩組軸承產(chǎn)生的電磁力的分力提供。采用基于ANSYS的有限元電磁場分析方法對軸向承載力進(jìn)行了計算,證明了這種結(jié)構(gòu)的可行性。為使磁滯損耗盡可能小,定子與傳感器磁極均沿轉(zhuǎn)子軸線布置。轉(zhuǎn)子采用一體的導(dǎo)磁材料,有利于降低加工難度和提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。設(shè)計了差動電感式傳感器,對傳感器原理進(jìn)行了理論分析,并對電感進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測量,在此基礎(chǔ)上設(shè)計了傳感器電路;傳感器鐵芯與磁極鐵芯間隔布置,通過對傳感器信號的處理,可得到轉(zhuǎn)子在主控平面內(nèi)的坐標(biāo)以及垂直主控平面的位移。設(shè)計制作了線性功率放大器,調(diào)試中對自激振蕩進(jìn)行了有效... 

【文章來源】：清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

五自由度電磁懸浮軸承工作原理

要實(shí)現(xiàn)五個自由度的完全主動控制，需要兩個徑向軸承和一個軸向軸承，使得軸向尺寸很難縮��；其次，在每個自由度上都要有一個位置傳感器測量轉(zhuǎn)子的位置，為了提高測量精度電磁軸承中普遍采用差動傳感器，這樣使得傳感器的數(shù)量加倍，這也為小型化帶來了困難。2.2 精簡設(shè)計的電磁軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)2.2.1 結(jié)構(gòu)簡介圖 2.2 是本文設(shè)計的小型電磁軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，定子固定在底座上，轉(zhuǎn)子與保護(hù)軸固定由壓頂限制其位置，實(shí)驗(yàn)中為了觀察和測試方便可拆掉保護(hù)軸和壓頂；定子采用 15 號鋼加工，轉(zhuǎn)子采用純鐵加工，這兩種材料都是導(dǎo)磁良好的硬磁材料；底座下方留有走線槽，便于電磁鐵和傳感器的電纜線引出實(shí)驗(yàn)臺架。

表2.1 軸承參數(shù)表量 值徑 39mm徑 38mm度 10mm量 m 27.3g積 Al30.5mm2匝數(shù) n 80線匝數(shù) 210紹可知，要想縮小軸承尺寸，必須對軸承數(shù)量進(jìn)裝問題。如圖 2.3 所示，本設(shè)計只采用一個徑向軸大大縮小軸承的軸向尺寸，精簡軸承結(jié)構(gòu)。由于軸個系統(tǒng)的功率，減輕電控系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3316402