基于盘类转子的磁力轴承系统研究

一般基于轴类转子的磁力轴承系统由一个推力磁力轴承和两个径向磁力轴承组成，这种结构不可避免地带来各种磁力耦合，经常会使转子产生激振或位移，给控制系统造成很大的干扰。提出了一种基于盘类转子的磁力轴承系统，在很大程度上减轻了这种影响。     

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。     

磁力轴承支承刚性转子的临界转速计算

针对磁力轴承支承转子的结构特点提出了一种用于分析该类转子的简化处理方法,并使用Samcef Rotor有限元软件建立了某刚性转子的轴对称模型,计算得到了转子的临界转速及振型。研究了该转子的临界转速与磁力轴承支承刚度的关系。计算结果及相关结论将为磁力轴承和传感器的布置以及控制系统的设计提供重要依据。     

磁力轴承温升对转子系统的影响与改进措施

针对磁力轴承温升的原因及其对转子系统的影响，从改进结构和减小铁耗等方面提出了一些相应的抑制磁力轴承温升的措施，以利于磁力轴承-转子系统能够长期稳定地工作。     

磁悬浮硬盘转子机电耦合动力学分析

为研究磁悬浮硬盘转子的动力学特性,建立了一种基于状态空间的统一的动力学模型,同时将磁力轴承为弹簧阻尼支承系统建立简化的转子动力学模型,通过两种模型的计算结果分析,机、电、磁、控制相互耦合的作用,对磁悬浮硬盘转子系统的特征值有较大的影响。     

磁力轴承转子系统非线性支承特性的研究

通过对磁力轴承非线性支承力特性的分析,可以看出控制器参数与支承特性之间有非常强的非线性耦合关系。虽然其支承的刚度和阻尼都能够通过改变控制器参数进行调整,但控制器参数的选择受非线性因素的影响较大。当比例增益越大,则在转子平衡点处的线性刚度就越大,能提供的最大支承力也越大,但支承实现正刚度的转子位移区间越小,系统稳定的转子位移区间就越小。通过对主动磁力轴承转子系统非线性支承特性的研究,揭示了控制器结构参数、机械结构参数与支承特性之间的耦合关系。     

磁力轴承控制系统设计

介绍磁力轴承的基本结构和电气控制系统的基本原理,并以径向磁力轴承为控制对象建立了各个环节的数学模型,设计了闭环自动控制系统。应用稳定性理论确定了调节参数的选择范围,并给出了实验结果。附图6幅。     

传动比和功率对齿轮耦合的二平行转子—轴承系统的稳定性的影响

传动比和功率是平行转子－轴承系统中主要的性能参数之一,也是影响系统运动稳定性的主要因素。通过数值分析,找到了它们对系统稳定性的影响规律,发现了该系统失稳时不同于一般转子－轴承系统的一些现象。     

主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承过程中的非线性动力学

用有限元法建立了任意个由滚动轴承组成的固定间隙备用轴承-主动电磁轴承-多盘多质量转子系统在主动电磁轴承失效前后的动力学方程,以一个多盘转子系统为例分析了主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承过程中的瞬态非线性动力学特性,讨论了柔性备用轴承的支撑刚度、支撑阻尼和间隙对转子在坠落过程中动力特性的影响。结果表明采用具有较大阻尼柔性结构的备用轴承能够显著地改善转子坠落在备用轴承上的瞬态动力特性,抑制转子在坠落过程中可能出现具有较大振动和冲击力的全间隙区的涡动运动,减小转子坠落对备用轴承寿命和可靠性的影响。柔性结构备用轴承的支撑阻尼越大,支撑刚度越小,间隙越大,转子坠落后出现全间隙区涡动运动的可能性越小。     

磁悬浮飞轮结构模态振动控制

磁悬浮动量轮系统中,为避免中频段存在的两个结构模态振动破坏系统的稳定运行,采用特殊的控制方法对其进行抑制.为获取结构振动参数,通过一种非参数频域辨识方法对系统模型进行辨识,辨识结果显示其中一个结构共振频率随控制器刚度变化而发生显著变化.由于理论建模存在困难,使用一种基于叠代过程的方法抑制共振,叠代过程包括辨识与控制器参数的调整.在进行控制器设计时,分别采用基于零极点对与μ综合的方法进行控制器设计.试验证明叠代过程是有效的,两种方法设计出来的控制器均可以很好地抑制系统结构模态的振动.     

主动磁轴承转子系统动力学特性的研究

以电磁轴承支承下的高速转子系统为分析对象,以传统的转子动力学分析理论和方法为基础,结合电磁轴承系统分析理论和方法,研究电磁轴承支承条件下转子系统的动力学特性。应用基于系统传递函数的刚度、阻尼特性分析理论和方法,建立用于分析电磁轴承转子系统动力学特性的理论和方法。并对一个实用型１５０ｍ３制氧透平膨胀机样机的研制和试验进行指导和结果验证。     

径向电磁轴承气隙磁阻近似计算方法分析宰

利用同一个径向电磁轴承模型,将线性近似计算、积分型计算与有限元计算三种方法进行比较,结果表明积分型计算方法是有效的,尤其在工作间隙相对比较小时,积分型方法计算磁阻所产生的相对误差明显小于近似计算所产生的相对误差.此外,从绝对误差和相对误差两个方面分析线性近似计算气隙磁阻的精度,并给出具有三阶代数精度的磁阻计算公式.积分型计算磁阻的方法不但提高等效磁路分析精度,同时还为磁浮系统的分析提供一种微元化方法.     

磁悬浮飞轮陀螺力学与控制原理

通过对磁悬浮飞轮陀螺力学进行研究,并分析电磁力对转子章动、进动特性的影响,将磁轴承电磁力对飞轮转子的作用分成四种基本支承成分,分别讨论它们对转子章动与进动稳定性的不同影响.控制器可通过调整四种基本成分在总的电磁力中的比重,改变转子章动、进动的阻尼特性,实现转子的高速稳定运行.基于这些分析,总结出磁悬浮飞轮控制器设计的基本原则.该原则为高速下磁悬浮飞轮转子系统控制器的设计指明方向.     

电磁轴承转子系统中高速不平衡转子跌落过程的非线性动力学

对高速不平衡刚性转子在应急情况下跌落在保持轴承内的非线性动力学进行了研究, 数值分析了转子的瞬态响应,给出了跌落过程中转子在保持轴承中的轨迹、滑动涡动阶段的速度和功率损耗。探讨了诸如轴承间隙、摩擦系数、恢复系数、不平衡量和跌落初始条件对转子跌落行为的影响     

强非线性条件下的磁轴承高速电动机

为解决磁轴承高速电动机转子中,永磁电动机磁偏拉力与转子残余不平衡导致的磁轴承电磁力非线性问题,实现转子高速稳定运行,采用全局线性化方法对电磁力进行线性化;同时,改进控制器的设计,使用增益调度方法实现转子平稳通过刚性临界转速,并通过有效降低控制器在转子工作频率附近的增益,使转子在高速下能近似围绕质量中心转动,避免电磁力的饱和。最终实现了强非线性条件下磁轴承电动机的高速稳定运行。     

主动磁轴承电主轴的磨削试验

通过现场磨削试验检验主动磁轴承电主轴的磨削性能。磁轴承控制器是以浮点DSP芯片TMS320C32为核心构建的数字控制系统。针对轴承套圈内圆磨削时主轴转子受力的特点确定了合适的控制器参数,使电主轴静态稳定悬浮并以60kr/min工作转速稳定运转,同频振幅小于8μm,轴承刚度达到22~58MN/m。现场磨削试验表明该磁悬浮电主轴的磨削精度已基本达到要求,精磨磨削效率接近工业应用水平。     

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。