高速永磁同步电机转子瞬态温度场解析解

在转子的热设计中,很自然地有如下要求:在已知转子内热源的条件下,确定转子需要多大的对流换热系数以及相应气隙流体温度,使得转子局部最高温度不超过设计值。内热源已知的条件下,实验测量转子温度和气隙流体温度便可得到相应的对流换热系数。为解决高速永磁电机转子热设计问题,本文给出了转子温度场的解析解。首先将时变的且含内热源的传热方程无量纲化,然后利用傅里叶积分变换法求解,其中轴向分布不均的对流换热系数和气隙流体温度用等效的对流换热系数和等效气隙流体温度代替。通过与有限元计算结果对比,验证了该解析解的正确性。获得了一类高速永磁电机转子在各种散热因素作用下的稳态最高温度分布图,为转子的热设计提供了理论支持。     

电磁轴承的发展与研究

全面综述了电磁轴承的发展历史、应用情况、特点、研究现状和发展趋势。附参考文献19篇。     

间隙环流中同心涡动转子动特性的研究

考虑轴向流动因素的影响，采用紊流整体流动模型和Moody壁面摩擦系数方程，建立间隙环流3D非线性微分方程，运用摄动法和线性振动理论分析求解间隙环流中同心涡动转子动特性系数。实例计算结果表明，间隙环流中同心涡动转子动特性系数与间隙的大于有关，同时分析轴向压差、壁面粗糙度、长径比及入口预旋等参数对大、小间隙环流中同心涡动转子的动特性系数的影响。     

动压气体轴承性能计算方法研究

通过数学变换，将动压气体润滑Reynolds方程变换成标准的椭圆型偏微分方程形式，以MATEAB PDE（partial differential equation）工具箱为求解器，编制迭代计算程序，实现动压气体轴承性能的高精度计算。文中的计算结果与以往发表的数值计算结果非常吻合，这表明所提出计算方法的正确性。文中计算方法的思想可以推广应用于其他类型轴承的性能计算及其他类型偏微分方程问题的求解中。     

非线性径向主动电磁轴承-转子系统的耦合动力学特性及稳定性

研究径向主动电磁轴承支承的不对称转子系统的动力行为及稳定性。转子模型中考虑了陀螺效应，结合分散PID(pmponional integral differential)控制器方程和转子运动方程，形成系统方程。将预估—校正机理和Newton-Raphson方法相结合，给出一种径向主动电磁轴承—转子系统线性失稳转速即Hopf分岔点所对应转速的计算方法。基于打靶法及将预估—校正机理和打靶法相结合形成的一种轨迹预测追踪的延续算法，研究系统非线性不平衡周期响应及稳定性边界。结合Floquet分岔理论研究随系统控制参数改变径向主动电磁轴承—转子系统周期运动的局部稳定性和分岔行为。     

无网格法的研究进展

对现有的无网格法（Meshless methods）进行了综述。描述了无网格法的近似方案、权函数的选择、变分形式和离散方程以及数值求解的实现。研究了无网格法对不连续问题和边界条件的处理、无网格法与有限元法的耦合。采用Element-free Galerkin（无网格伽辽金,EFG）方法编制了相应程序,并给出了两个计算例子。在现有研究的基础上提出了无网格法未来发展的几个方向。     

电磁轴承数字控制系统设计及实现

电磁轴承系统的刚度、阻尼是可调的 ,所以 ,其动态性能与采用的控制器有关 ,有可能获得最优的控制策略。本文在原有模拟控制系统的基础上 ,采用 DSP技术 ,设计了一种新的数字控制系统 ,着重从控制器硬件、软件结构方面进行了讨论 ,并予以系统实施。采用工业控制专用的 DSP芯片、集成的 A/ D和数字 PWM控制输出接口 ,提高了数字控制器的速度和可靠性 ;控制器串口的设计使得其过程监控和状态分析更为方便 ;使用简单的数字 PID算法 ,实现了 8.5 kg转子的五自由度稳定起浮和旋转。这种数字控制系统可作为开发和实施实时控制策略、进行电磁轴承产品工程化的实用平台 ,也可以替代现有的模拟控制系统。     

径向电磁轴承线圈容错控制研究

针对径向电磁轴承线圈容错控制问题,以一个具有多极独立驱动结构的径向轴承为模型,先利用磁路法建立了此轴承电磁力的一般表达式,并用广义偏流线性化的方法将其线性化;然后在此基础上提出了一种基于控制器重构的容错方案。该方案考虑了磁路间的耦合作用,对不同磁极结构的轴承具有普遍适用性。仿真结果表明了方案的可行性。     

非线性电磁力作用下的转子不平衡响应和界限碰摩转速

对于电磁轴承支撑的转子系统,其动力学性能在很大程度上受到各种非线性因素的制约,如力与位移间的强非线性关系,有限的控制电流等。这些因素的近似线性化虽然简化了分析过程,但所得结果可能 与工程实际偏离较大。本文讨论了由于电磁力和功放输出电流的非线性特性给转子系统不平衡响应造成的影响,即转子的碰摩,并定义了系统的界限碰摩转速,给出了数值仿真结果,在此基础上讨论了提高系统碰摩转速的途径。     

轴承-转子系统动力学

介绍了在流体润滑理论和转子动力学基础上发展起来的一门新兴交叉学科－轴承－转子系统动力学的发展历史,所包含的研究内容以及在现代高速旋转机械中开展轴承－转子系统动力学设计的重要性。