永磁偏置磁轴承的研究现状及其发展

永磁偏置磁轴承是飞轮储能和涡轮分子泵等高速应用领域的一个重要研究内容.本文对永磁偏置磁轴承的研究现状及其未来发展进行了详细阐述.将永磁偏置磁轴承分为轴向单自由度、径向两自由度、轴向-径向三自由度及五自由度磁悬浮系统分别进行研究,研究其结构形式,绘制结构示意图,结合磁路图分析其工作原理,比较同类磁轴承优劣,指出其应用场合.对永磁偏置磁轴承的未来发展进行了研究,提出了众多结构形式的永磁偏置磁轴承,功耗低、结构简单、控制方便的永磁偏置磁轴承将是未来研究的主要方向.     

永磁偏置轴向磁悬浮轴承拓扑结构研究现状

永磁偏置轴向磁悬浮轴承通过对转子铁心的两个轴向端面施加可控力来实现对转子铁心轴向单自由度的控制.对多种拓扑结构的永磁偏置轴向磁轴承进行分析,介绍其结构和工作原理,指出其工业应用场合,对永磁偏置轴向磁轴承的未来发展进行了展望,低功耗、小体积、易控制的永磁偏置轴向磁轴承将是未来的主要研究方向.     

一种五自由度磁悬浮轴承系统的零功耗策略研究

提出了一种低功耗五自由度磁悬浮轴承系统,其利用永磁偏置轴向磁轴承实现轴向悬浮,利用永磁磁力轴承实现径向悬浮。为进一步降低系统功耗,提出了使轴向磁轴承转子铁心偏移的零功耗控制策略,实时辨识出转轴轴向所受外力,求解出相应的转子铁心偏移位移,使转子铁心平衡位置发生变化,利用偏置磁场产生的被动磁力与外力相抵消,最终实现轴向磁轴承零功耗运行。利用MATLAB仿真软件对控制策略进行了仿真分析,结果表明,在给定外力的情况下,磁轴承的控制电流收敛到零。     

永磁偏置径向-轴向磁悬浮轴承工作原理和参数设计

介绍了永磁偏置径向－轴向磁悬浮轴承结构示意图及悬浮力产生的机理，用等效磁路法对永磁和励磁混合磁轴承的磁路进行了计算，得出了最大承载力的条件和数学表达式，给出了参数设计和计算方法，最后给出了一个设计例子，并用有限元进行了仿真验算。理论研究和仿真分析表明：永磁和励磁径向－轴向磁轴承结构合理紧凑、占据轴向长度小、效率高。在磁悬浮电机、高速飞轮储能等系统中具有广阔的应用前景。     

一种新型三自由度交直流混合磁轴承原理及有限元分析

研究了一种新颖的永磁偏磁三自由度交直流混合磁轴承.轴向悬浮力控制采用直流驱动,径向悬浮力控制采用三相逆变器提供电流驱动,由一块径向充磁的环形永磁体同时提供轴向、径向偏磁磁通,同时引入一组二片式六极径向轴向双磁极面结构,大幅增大了径向磁极面积,提高磁轴承的径向承载力,并且在保证径向承载力的情况下,减小轴向尺寸.轴承集合了交流驱动、永磁偏置及径向-轴向联合控制等优点.理论分析和有限元仿真证明,磁轴承的结构设计更加合理,对磁悬浮传动系统向大功率、微型化方向发展具有一定意义.     

五自由度磁悬浮开关磁阻电机系统的设计与实现

设计了一种五自由度磁悬浮开关磁阻电机系统,通过分析几种悬浮系统结构的利弊,提出了利用两个相同永磁偏置轴向径向磁轴承作支撑轴承的五自由度悬浮方案.对开关磁阻电机本体及磁轴承进行了参数设计,并对磁轴承进行了有限元仿真分析.构建了五自由度磁悬浮开关磁阻电机实验平台,进行了动静态悬浮实验,实现了系统0 ～ 36 000 r/min的稳定悬浮.结果表明,系统悬浮性能优良,结构紧凑,参数设计合理.     

径向两自由度永磁偏置磁轴承的研究

设计了一种新型径向两自由度永磁偏置混合磁轴承结构,介绍了这种轴承的结构特点和工作原理,对其磁场形态进行了分析,得出这种轴承的磁路不存在耦合的结论。并简单介绍了这种轴承的参数设计,在此基础上建立了完整的永磁偏置磁轴承系统,并进行了稳定的静态悬浮实验,由实验数据得出这种磁悬浮轴承可以显著降低功率损耗的结论。     

永磁偏置径向磁轴承拓扑研究及其进展

永磁偏置径向磁轴承能够实现转子的径向两自由度悬浮,是应用最为广泛的永磁偏置磁轴承。对永磁偏置径向磁轴承的研究现状进行了详细阐述,将径向磁轴承分为同极性和异极性两类分别研究,分析其结构及工作原理,进行类比,并指出其应用场合。对其拓扑的未来发展进行了展望,结合应用场合提出了多种结构形式的永磁偏置径向磁轴承,低功耗、结构简单、加工安装方便、控制性能优越的磁轴承仍将是重点研究领域。     

基于保角变换的永磁偏置同极式径向磁轴承轴向电磁力计算

为了快速而准确的计算永磁偏置同极式径向磁轴承(径向磁轴承)的轴向电磁力,首先建立了径向磁轴承的磁路模型,对各个磁极与转子之间的磁位差进行了计算。采用保角变换的方法计算了径向磁轴承的端部磁场。依据电磁场的计算结果,建立了考虑齿槽效应的径向磁轴承轴向电磁力解析计算模型。建立了径向磁轴承的三维有限元仿真模型。有限元计算的结果验证了所建立的解析计算模型的有效性。     

短转子永磁偏置轴向径向磁轴承耦合特性分析

永磁偏置轴向径向磁轴承能够实现转子的三自由度悬浮,结构紧凑、功耗低,但3个自由度之间易耦合。对一种短转子永磁偏置轴向径向磁轴承进行了研究,它的轴向定子位于径向定子之上,为短转子结构。根据二维仿真结果进行等效磁路分析,对径向控制磁路进行解耦分析,设计径向力为400 N的磁轴承进行三维有限元仿真分。并通过三维网格图对轴向径向悬浮力进行耦合分析。研究结果表明,在平衡位置附近,轴向径向间彼此解耦,悬浮性能优良。