磁懸浮軸承是一種利用磁場力將轉(zhuǎn)子懸浮于空中,使定子與轉(zhuǎn)子之間實現(xiàn)無機(jī)械接觸的一種新型高性能軸承。高溫超導(dǎo)塊材最有希望應(yīng)用的領(lǐng)域之一是超導(dǎo)磁懸浮軸承。這是因為高溫超導(dǎo)塊材在處于超導(dǎo)態(tài)時具有很強(qiáng)的抗磁性和磁通釘扎性,可使其與永磁體之間產(chǎn)生一個穩(wěn)定的磁力,故無需施加任何控制就能使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定地懸浮。本文首次在國內(nèi)外提出了一種新型的立式永磁有源高溫超導(dǎo)混合磁懸浮軸承研究方案。即采用高溫超導(dǎo)塊材提供穩(wěn)定力,高溫超導(dǎo)線圈制成的有源磁軸承提供控制力,永磁軸承提高徑向剛度,從而保證主軸的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。本項研究對發(fā)展磁懸浮軸承技術(shù)以及高溫超導(dǎo)塊材工程應(yīng)用具有一定的理論研究意義和實踐探索價值。本文分別介紹了超導(dǎo)磁懸浮軸承、有源磁懸浮軸承和永磁磁懸浮軸承的工作原理。在此基礎(chǔ)上,首次研制了新型五自由度高溫超導(dǎo)混合磁懸浮軸承的實驗裝置�；贐ean臨界態(tài)磁化模型,使用有限元法分析計算了超導(dǎo)磁懸浮軸承的磁場分布及其懸浮力,并對新型高溫超導(dǎo)混合磁懸浮軸承的模型驗證裝置進(jìn)行了測試和分析。研究了單自由度有源混合磁懸浮軸承的數(shù)學(xué)模型及其控制方法;研究了基于PID算法的數(shù)字控制器,提出了對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計和整定的方法;設(shè)計了一套以... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

高溫超導(dǎo)混合磁懸浮裝置

向磁懸浮軸承，也為徑向磁懸浮軸承，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮和運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，其所能提供的徑向穩(wěn)定力畢竟很小，約只有10N左右，不足以使主軸在高速旋轉(zhuǎn)下達(dá)到穩(wěn)定，所以本文使用了徑向的永磁軸承來做一補(bǔ)充。如圖2.3所示為高溫超導(dǎo)混合磁懸浮軸承樣機(jī)剖視圖。為了使超導(dǎo)磁懸浮的工作間隙可控，并在需要的時候增大承載力，在底部采用了由高溫超導(dǎo)線圈制成的軸向主動磁懸浮軸承。由于高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承的徑向剛度和阻尼小，在主軸中部的位置裝有兩個徑向的永磁軸承，用以控制轉(zhuǎn)子由靜態(tài)穩(wěn)浮過渡到穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的動態(tài)過程時產(chǎn)生的徑向擺動，提高徑向剛度和阻尼，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)子兩端裝有保護(hù)軸承，以便系統(tǒng)調(diào)試，以及系統(tǒng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)失控時起保護(hù)作用。在主軸中部還裝有直流無刷電機(jī)，用以驅(qū)動轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)。在主軸底端裝有內(nèi)嵌永磁圓柱體和永磁環(huán)的飛輪盤

特別值得一提的是，高溫超導(dǎo)磁懸浮是目前所有懸浮形式中唯一能實現(xiàn)自行調(diào)節(jié)相對穩(wěn)定的懸浮，即在外界干擾下，無需任何附加的控制，就能恢復(fù)到原來的平衡位置。圖3.1為永磁體穩(wěn)定懸浮于高溫超導(dǎo)體之上的照片。圖3.1永磁體懸浮于高溫超導(dǎo)塊材之上的照片 Fig3.1PermanentmagnetsusPendontheHTSbulk

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]高溫超導(dǎo)混合磁懸浮軸承系統(tǒng)的研究與實驗[D]. 方家榮.中國科學(xué)院電工研究所 2001

碩士論文
[1]超導(dǎo)懸浮系統(tǒng)的懸浮力分析[D]. 王琳.中國科學(xué)院研究生院（電工研究所） 2006



本文編號：3448429