基于改进自适应陷波器的电磁轴承支承转子自动平衡控制EI北大核心CSCD

针对转速信息未知情况下的电磁轴承支承转子不平衡振动抑制问题,提出一种基于改进自适应陷波器(adaptive notch filter,ANF)的自动平衡控制算法。首先,对传统ANF的结构和工作原理进行分析,讨论了相关控制参数的选取原则,并针对电磁轴承闭环系统嵌入ANF导致的低转速区失稳,设计了最优相位补偿器,在保证全转速范围稳定的情况下进一步优化陷波性能;然后,根据相位补偿ANF输入输出信号之间的相位关系,设计了转速估器,通过变增益和归一化处理,不仅平衡了算法收敛速度和估计精度之间的矛盾,同时保证了各转速下的收敛特性一致;最后,通过仿真分析和试验研究对提出的算法进行验证。结果表明,设计的算法能对未知的转子转速进行快速准确的估计,从而消除控制电流和电磁力中的转速同频分量,大幅抑制传递到基座上的振动力。该方法简化了轴承结构、降低了生产成本、实现了无转速传感器的自动平衡控制,在工业磁轴承领域有很好的应用前景。     

基于虚拟仪器技术的试验模态分析系统

阐述了基于虚拟仪器技术的试验模态分析系统的设计.首先介绍了试验模态分析的理论基础、系统构成和工作原理,然后设计了数据采集、文件管理、信号发生、时域分析、频域分析等模块的功能,最后通过标准轴的锤击试验验证了系统的可行性和准确性.该系统通过试验确定结构的模态频率、模态阻尼比和模态振型,简单直观,易于操作,可广泛应用于教学科研以及工程实际中.     

基于自适应陷波器的电磁轴承不平衡补偿方法

给出了一种基于陷波器的电磁轴承不平衡补偿的自适应方法。该方法不需要系统的具体模型,通过实测的灵敏度函数求得T矩阵,来保证系统稳定性。利用锁相环路实时跟踪转速,产生与转速同频的正弦信号,在很大的转速范围内进行跟踪补偿。方法简单,易于实现,试验结果表明了该方法的有效性。     

三瓦双向箔片轴承-高速电机转子系统动力学研究

以10 kW,120 000 r/min的超高速永磁同步电机为实验样机,对三瓦双向箔片轴承-电机转子系统动力学行为进行实验研究.分析了三瓦双向箔片轴承的承载特点,在对轴承刚度和阻尼系数适当简化的基础上,计算了弹性支撑时的转子锥动模态频率和平动模态频率.在样机上进行了30 000 r/min,60 000 r/min的升...     

高速永磁同步电机转子强度分析

为了对转子进行有效的冷却,在满足电机电磁性能的前提下,可通过减小保护套的厚度来尽可能增大定转子之间的气隙,因而必须对保护套和永磁体进行强度校核。将转子受力状况简化为平面应变问题,在此基础上推导出了两层过盈配合、三层过盈配合转子的应力场、应变场、位移场的解析公式,并利用有限元方法验证了解析公式的正确性。归纳了高速情况下热套式永磁转子强度设计准则,为转子的优化设计提供了理论依据。以一台额定转速120 kr/min、10 kW的高速永磁同步电机为例,给出了两种常用过盈配合高速电机转子的强度设计方法。     

不同支撑和转子装配方式的高速电机临界转速分析

用有限元方法研究了滚动轴承支撑的整体式转子和电磁轴承支撑的焊接式转子这两种高速电机轴承-转子系统的临界转速。在分析两种系统的支撑刚度特性及转子结构装配关系的基础上建立了有限元模型,计算出系统的临界转速并对不同支撑和装配方式对轴承-转子系统临界转速的影响进行了讨论,最后通过锤击实验和整机实验全面验证结果的有效性,为高速电机轴系设计和动力学分析提供了参考。*     

实心转子电磁轴承涡流损耗分析

电磁轴承支承的实心转子在高速旋转时，除由于空气摩擦产生损耗外，转子内还将产生相当大的铁损耗，而且主要是涡流损耗。该文首先通过等效的面电流分布和轴承简化模型，给出了轴承、气隙和转子内电磁场的解析解，并在此基础上计算了作用在转子上的电磁力和转子内的涡流损耗。然后用有限元法（FEM）分析了转子内涡流场的分布及其对磁极和气隙中主磁场的影响。分析表明转子中在磁极后缘附近将产生较大的涡流，随着转速的增加，涡流场将向磁极的后缘和表面集中。解析解与有限元对实际轴承结构的计算结果相比误差很小，表明对定子控制电流的面电流分布的等效假设是合理的。另一方面，考虑磁化曲线饱和时的有限元分析表明，在高速情况下线性模型的误差较大，精确的涡流分析必须考虑磁化曲线的饱和非线型。     

高速永磁电机定转子小间隙三维流场计算

为了考察高速、超高速下这种"定转子环形间隙+定子槽"并联冷却结构的流场特性,针对一台额定转速120 000 r/min的超高速永磁电机,采用计算流体动力学方法对定转子小间隙三维流场进行了研究,分别考虑了定子槽、轴向冷却流,以及转速对电机定转子小间隙流场的影响。结果表明:定子开槽后,原先存在于定转子环形间隙内的泰勒涡消失了,另外高转速、轴向流加强了环形间隙区气流与定子槽区气流的混合程度。研究结果为高速永磁电机转子热设计提供了重要参考依据。     

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。