磁悬浮风力发电机用磁力轴承的分析与设计

设计了一种磁悬浮风力发电机的转子系统,径向方向采用磁力轴承支承,轴向方向靠机械力约束.采用有限元方法,对磁力轴承的结构和磁路进行了分析与设计,最后对磁力轴承的磁环高度h和叠加磁环个数n进行了优化.     

一种新型组合磁悬浮支承系统的分析

提出了一种新型的磁悬浮支承系统，它是由电动磁力轴承和带锥面磁隙的永磁磁力轴承构成的。分析了电动磁力轴承的悬浮机理，对比分析了平面磁隙和锥面磁隙的两种永磁磁力轴承的悬浮特性，利用电磁场有限元理论计算了两种永磁轴承在不同径向偏移时的径向磁力，并绘制了它们的关系曲线。     

基于ANSYS的径向磁力轴承电磁场分析

介绍了应用ANSYS有限元分析程序，对径向磁力轴承电磁场进行仿真与计算的过程，得出了径向磁力轴承磁力线、磁感应强度、电磁力等在整个计算场域中的分布，并据此分析得到径向磁力轴承电磁场的几个特点，为径向磁力轴承的结构优化和控制系统的设计提供了依据。     

磁悬浮转子系统耦合特性测试方法及测试台的设计

磁悬浮转子系统中，根据磁力轴承工作原理，径向磁力轴承内存在力耦合、磁耦合；径向磁力轴承之间存在力耦合、力矩耦合。这些耦合现象对磁悬浮转子系统的结构设计、系统建模和控制系统的设计都有影响。在对磁悬浮转子系统耦合特性研究的基础上，提出了磁悬浮转子系统耦合特性测试的实验方法。并且提出了相应测试实验台的设计方案。     

磁悬浮轴承控制系统的模型与参数优化

为弥补采用差动形式装配的径向磁悬浮轴承在精度、反应速度和抗干扰方面存在的不足,通过改进系统的结构模型,增强系统的反应速度和抗干扰能力,采用坐标原点不是磁力中心的电磁力计算数学模型来提高计算精度,采集实际系统的运行数据,用拟合算法对磁力参数进行优化,减小输出力的误差,并对系统进行测试,结果表明,优化后径向磁悬浮轴承控制系统在精度、反应速度和抗干扰方面达到了工业上精密控制的要求。     

磁悬浮转子系统演示装置的研制

磁悬浮转子系统是磁力轴承的一个典型应用。介绍了一种科普用磁悬浮转子系统演示装置的基本结构、控制原理，并给出了基于MATLAB的径向磁力轴承的控制方案和仿真结果。     

基于耦合激磁的硬盘驱动器磁力轴承的设计

提出磁悬浮硬盘的概念，介绍了基于耦合激磁的5自由度主动磁力轴承的基本原理，并推导了磁力的计算公式及其主要结构参数设计公式。     

基于结构动态特性的磁力轴承转子系统的设计

分析了径向磁力轴承动力学特性,计算了磁力轴承的刚度系数和阻尼系数。在此基础上,对磁力轴承的转子结构动态特性进行了有限元分析。提出了基于结构动态特性的磁力轴承转子控制系统的设计方法。     

径向磁力轴承的温度场分析与计算

磁力轴承一般都安装在密封的壳体内,通风和散热条件差,系统温度过高会导致转子部件热膨胀．产生热应力或改变磁力轴承定子与转子间的间隙,从而降低系统的可靠性。采用ANSYS热分析模块对径向磁力轴承进行温度场数值分析,在考虑传导和对流的传热方式基础上,建立径向磁力轴承热态分析有限元模型,得到了径向磁力轴承的温度场分布,利用HY-2988G红外热像仪测量了径向磁力轴承的温度场分布,实验测值与分析所得温度值基本相符。为径向磁力轴承的热设计及总体结构设计提供了重要依据。     

一种永磁轴承的刚度特性分析

介绍了一种混合型磁悬浮轴承及其工作原理，根据磁荷法原理对一个有具体参数的径向磁轴承进行了磁力计算，对计算结果数据应用MATLAB软件求出了转子在各种位置时受到的磁力的数据，建立了转子的刚度矩阵，分析了各主刚度与牵连刚度特性。分析结果表明：该径向磁轴承在转子径向及偏转微动时具有使其自动稳定的能力。     

单片DLP色轮采用磁轴承支承的研究

阐述了单片DLP投影机色轮运行和磁轴承的基本原理,对磁轴承技术在色轮驱动系统的应用进行了研究,采用一个主动型轴向磁轴承和两个被动型径向磁轴承来实现色轮转子的五自由度悬浮.基于色轮转子的重量与转速,设计出了磁悬浮轴承的参数,并利用有限元分析软件ANSYS对设计结果进行了仿真.     

硬盘驱动器电磁轴承结构设计

介绍硬盘驱动器电磁轴承设计方法，径向轴承采用8极均匀分布结构，根据体积受限磁力最大原则，求出关键尺寸的最佳数值或近似表达式，轴向轴承根据承载力一定体积最小原则，设计各主要尺寸。     

磁悬浮飞轮用新型永磁偏置径向磁轴承的设计

分析了一种磁悬浮飞轮用新型永磁偏置径向磁轴承的工作原理,利用等效磁路法对该永磁偏置径向混合磁轴承进行了分析,提出了基于位移刚度以及电流刚度的永磁偏置径向混合磁轴承的设计方法,给出了具体的设计步骤和设计实例.理论分析表明,所提出的方法与现有的设计方法相比考虑了磁轴承电磁参数与控制器参数的关系,设计结果与试验结果基本吻合.设计与试验结果表明:提出的设计方法切实可行,具有一定的应用价值.     

径向磁力轴承定子结构参数的确定

通过分析径向磁力轴承的结构形式、磁极数以及线圈槽形，针对径向磁力轴承定子的结构设计，在充分考虑材料的电磁性能的基础上，提出了一种结构参数的确定方法，为磁力轴承的优化设计及参数驱动的智能设计提供了参考。     

机械加工误差对主动磁悬浮轴承性能的影响

针对5自由度主动磁悬浮轴承,分析了每种误差类型对主动磁悬浮轴承工作状态的影响机理及特征;定量分析了机械加工误差、系统设计参数和径向磁悬浮轴承线圈干扰电流之间的关系。研究结果表明,机械加工误差会导致径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承相互耦合,增加系统控制难度;同时会导致径向磁悬浮轴承励磁线圈中附加干扰电流,降低径向磁悬浮轴承的有效载荷;通过分析径向磁悬浮轴承励磁线圈中的干扰电流的特征可以推断系统的误差形式,从而采取相应的措施进行改善。研究结果为更合理地确定主动磁悬浮轴承的设计参数、分析主动磁悬浮轴承系统的装配误差、提高主动磁悬浮轴承的性能提供了理论依据。     

Modeling and Analysis of Novel Integrated Radial Hybrid Magnetic Bearing for Magnetic Bearing Reaction Wheel

Conventional ball bearing reaction wheel used to control the attitude of spacecraft can't absorb the centrifugal force caused by imbalance of the wheel rotor,and there will be a torque spike at zero speed,which seriously influences the accuracy and stability of spacecraft attitude control.Compared with traditional ball-bearing wheel,noncontact and no lubrication are the remarkable features of the magnetic bearing reaction wheel,and which can solve the high precision problems of wheel.In general,two radial magnetic bearings are needed in magnetic bearing wheel,and the design results in a relatively large axial dimension and smaller momentum-to-mass ratios.In this paper,a new type of magnetic bearing reaction wheel(MBRW) is introduced for satellite attitude control,and a novel integrated radial hybrid magnetic bearing(RHMB) with permanent magnet bias is designed to reduce the mass and minimize the size of the MBRW,etc.The equivalent magnetic circuit model for the RHMB is presented and a solution is found.The stiffness model is also presented,including current stiffness,position negative stiffness,as well as tilting current stiffness,tilting angular position negative stiffness,force and moment equilibrium equations.The design parameters of the RHMB are given according to the requirement of the MBRW with angular momentum of 30 N ? m ? s when the rotation speed of rotor reaches to 5 kr/min.The nonlinearity of the RHMB is shown by using the characteristic curves of force-control current-position,current stiffness,position stiffness,moment-control current-angular displacement,tilting current stiffness and tilting angular position stiffness considering all the rotor position within the clearance space and the control current.The proposed research ensures the performance of the radial magnetic bearing with permanent magnet bias,and provides theory basis for design of the magnetic bearing wheel.     

径向磁力轴承磁极布置对磁场和磁力的影响

使用有限元方法对8极径向磁力轴承的磁场进行了建模,计算了气隙磁通密度和磁力,对比分析了在转子不同的偏心情况下两种磁极布置形式(NSNS交替磁极布置和NNSS成对磁极布置)的磁力轴承的气隙磁通密度和磁力,并通过实验测试验证了有限元磁场建模和计算的准确性.结果表明,在同样大小的电流激励下,NSNS布置比NNSS布置的气隙磁通密度大,偏心时产生的磁力也较大,适合小尺寸的磁力轴承,而NSNS布置磁极之间的磁耦合比NNSS布置形式强,增加了控制系统的复杂性.研究结论对磁力轴承的结构设计和控制系统设计具有一定的指导意义.     

一种新型被动磁悬浮轴承的研究

提出一种新型被动径向磁悬浮轴承，它是由盘状转子和定子两大构件组成，在定子上布置着永磁体以便形成沿径向的不均匀磁场，在转子上沿圆周均匀布置了几个导体环以便它在磁场中运动时借助电磁作用，迫使转子始终在其预定中心处运转。论述了这种轴承的工作原理，详细地分析了导体环所受的电磁作用，推导出转子所受电磁力的计算公式，并求出这种轴承的最优导体环数以及系统稳定性。     

基于RLS-DE算法的多变量径向磁轴承系统辨识

磁轴承的系统模型是提高其控制精度、稳定性及可靠性的基础,为了准确获取多变量径向磁轴承的系统模型,提出一种基于"递推最小二乘-差分进化"算法的辨识方法。该方法在剔除与转子转速同频的不平衡量的基础上,首先采用递推最小二乘法对径向磁轴承系统模型进行初步辨识,之后在初步辨识得到的模型参数的小范围内初始化差分进化算法的种群,通过反复进行差分进化算法的变异、交叉和选择操作,直至得到系统模型的最优参数。对该方法进行了仿真和试验验证,仿真结果表明,在递推最小二乘法辨识的基础上,通过差分进化算法小范围搜索得到的辨识模型输出误差的方差下降了92.86%;试验结果表明输出误差的方差能下降80.13%。验证了该方法高精度辨识径向磁轴承系统模型的有效性。     

三相径向混合磁轴承的结构设计与磁路分析

提出了一种由永磁体产生偏置磁通，通电三相线圈产生控制磁通，使磁轴承稳定工作的三相径向混合磁轴承，对其结构进行了详细说明，对磁悬浮力产生机理进行了分析，并提出了一种电流跟踪型控制方案，最后利用ANSYS对该磁轴承永磁磁路及工作磁路进行了有限元仿真分析。