自检测磁悬浮轴承系统的研究

基于差动变压器原理 ,提出从控制电磁铁线圈的两端提取因偏置磁通随位移变化而互感的诱导电压 (电流 ) ,作为反馈信号构成闭环控制的自检测磁悬浮轴承系统。偏置电磁铁采用脉宽调制 (PWM )电压信号驱动。所要检测的互感电压 (电流 )信号的PWM的电流频率的成分是电磁铁互感系数的函数 ,互感系数又是转子气隙位移的函数。该信号经过全波整流得到与转子位移成比例的电压信号 ,将该位移信号由PID控制器转换为调整转子位移的控制信号     

互感式自检测磁悬浮轴承系统的检测原理研究

基于差动变压器原理，提出从控制电磁铁线圈的两端提取因偏置磁通随位移变化而互感的诱导电压（电流），作为反馈信号构成闭环控制的自检测磁悬浮轴承系统。偏置电磁铁采用脉宽调制（PWM）电压信号驱动。所要检测的互感电压（电流）信号的PWM的电流频率的成分是电磁铁互感系数的函数，互感系数又是转子气隙位移的函数。该信号经过全波整流得到与转子位移成比例的电压信号，将该位移信号由PID控制器转换为调整转子位移的控制信号。     

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。     

磁性轴承径向磁力的计算

关于磁性轴承的径向磁力,在理论计算上有人曾用等效电流法,但这种方法不易被人们理解;本文提供了易被人们理解接受的方法,即磁荷库仑定律法。     

磁悬浮轴承间隙检测专用传感器的研究

介绍了一种实用的磁悬浮轴承间隙传感器结构和之相配套信号调整专用芯片以及由此构成磁悬浮轴承间隙传感器。该传感器具有线性度好、精度高、测量范围大、输出量大、动态反应快等优点。     

电磁径向轴承结构参数设计研究

以某导弹转动惯量测试平台中电磁径向轴承的结构参数设计为例，详细研究了电磁轴承结构参数设计的几个关键问题，提出了有静载时差动控制电磁铁静态工作点的设置及启浮问题的新思想，新方法，给出了具体的设计步骤，对电磁轴承结构参数设计有实际的指导意义。     

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。     

永磁偏置型径向磁悬浮轴承参数设计方法研究

永磁偏置型磁悬浮轴承中既存在永磁磁场,又存在电磁磁场,其结构及磁场分布比较复杂,涉及的参数也较多,利用简单的等效磁路法无法对所有的参数进行精确设计。以一种结构形式的永磁偏置型径向磁悬浮轴承为例,在分析其工作原理及磁场分布的基础上,提出了一种基于磁通量计算的参数设计方法,给出了设计流程与计算实例。利用有限元分析软件对设计结果进行了电磁场仿真。实验结果表明:基于此方法设计出的永磁偏置型径向磁悬浮轴承具有良好的悬浮特性。给出了转轴在20 000 r/min时的径向位移波形及控制绕组中的电流波形。     

径向主动磁轴承承载因子分析

分别给出了径向主动磁轴承正常和非正常工作两种情况下承载因子KR的计算公式。对KR的各种影响因素及相应的灵敏度进行了综合分析。通过一个应用实例进行的计算表明：磁极数Np、静态气隙S0和转子偏离理想工作点径向位移x都对KR有重要影响。     

磁悬浮陀螺飞轮用隐式洛伦兹力磁轴承

针对磁悬浮陀螺飞轮用显式洛伦兹力磁轴承气隙磁密均匀性差的问题,提出了一种磁钢内置的隐式洛伦兹力磁轴承,并采用三维有限元法对两种方案的气隙磁密进行比较分析。隐式方案的气隙磁密在周向和纵向的变化率分别为0.8%和8.4%,远优于显式方案的15.0%和23.7%。利用磁场分割法对隐式方案的磁阻进行了区域分割,采用积分法精确计算各区域磁阻,建立了磁轴承磁路数学模型,得到了影响偏转电流刚度的关键结构参数,并基于有限元法对隐式方案形状及结构参数进行详细优化。结果表明,在不恶化气隙磁密变化率的前提下,优化前后绕组区域的最大磁密和最小磁密分别从0.404T和0.368T增加至0.464T和0.427T,增幅为14.6%和16.0%。根据优化结果研制了一台隐式洛伦兹力磁轴承,并进行了气隙磁密和偏转电流刚度实验测试,测试结果与设计结果相符,对洛伦兹力磁轴承的设计具有重要意义。     

基于ANSYS的径向永磁轴承承载特性研究

文章介绍了径向永磁轴承的特点及结构分类,分析了影响径向永磁轴承承载特性的因素,然后对构成径向永磁轴承的磁环的装配和磁化方向进行了分析,最后利用ANSYS软件通过理论计算对轴向磁化径向永磁轴承承载特性进行了研究,为径向永磁轴承的工程应用提供了依据。     

大承载轴向混合磁力轴承磁性能分析

针对大承载储能飞轮对混合磁力轴承的设计要求,及考虑到混合磁力轴承的对称性,利用ANSOFT软件中的2D模块对其进行建模,并分析了磁力轴承在平衡位置工作点的磁密线分布,磁密分布及漏磁。分析结果表明该磁轴承整个磁路为不饱和,设计合理,以及计算得出漏磁系数相对较大,这是由于磁悬浮轴承整体结构较大,磁路较长,气隙大等原因造成的,该分析为后续的设计提供了可靠的依据。     

电磁轴承系统中的辅助轴承与振动影响

出于安全性考虑,实验或应用中的电磁轴承系统通常需要考虑安装辅助轴承。由于辅助轴承并非具有实质性的支承作用,因此一般情况下,在电磁轴承系统设计时,对辅助轴承的振动情况及其对整个磁悬浮系统的影响考虑是极少的。通过一台磁悬浮铣床电主轴样机的实验结果表明,辅助轴承的振动影响有时不仅不能忽略,甚至它对系统的安全运行的影响是至关重要的。     

磁悬浮飞轮锁紧保护技术研究与发展现状

介绍了国内外常用的磁悬浮飞轮用一次性锁紧装置和可重复锁紧装置,分析了它们的结构和工作原理。综述了这些磁悬浮飞轮用锁紧装置的研究现状及其在卫星姿态控制系统中的应用。介绍了国外一次性内/外锁紧方案,结合各种方案结构示意图,给出了不同锁紧装置的适用场合。为克服一次性锁紧装置不可重复锁紧/解锁的缺点,论述了国内可重复锁紧装置的发展过程,重点分析了基于楔形块自锁的可重复内锁紧装置和可重复抱式外锁紧装置。展望了锁紧保护技术的未来发展方向,指出基于单执行机构的可重复内锁紧装置、高锁紧刚度、高阻尼可重复锁紧装置和锁紧保护效果评价方法是磁悬浮飞轮保护技术的研究重点。     

可控磁悬浮径向轴承结构内部干扰因素分析及抑制干扰的对策

本文分析了可控磁悬浮轴承系统中径向支承结构内部存在的电磁力相互干扰因素及其对所支承转子的动态性能的影响，给出了抑制这种内部干扰力的相应对策，有效地提高了转子的动态性能。     

磁粉探伤检测中轴承套圈线性磁痕的形成原因

某轴承外圈在磁粉探伤检查中发现,在轴承外径某个区域内出现轴向线性磁痕。通过磁粉探伤、金相检验、显微硬度检验、能谱分析等方法和综合分析,确定了次表面连续分布的条带状碳化物是造成轴承套圈线性磁痕的原因。     

Dynamic characteristics of the rotor in a magnetically suspended control moment gyroscope with active magnetic bearing and passive magnetic bearing

For a magnetically suspended control moment gyroscope, stiffness and damping of magnetic bearing will influence modal frequency of a rotor. In this paper the relationship between modal frequency and stiffness and damping has been investigated. The mathematic calculation model of axial passive magnetic bearing (PMB) stiffness is developed. And PID control based on internal model control is introduced into control of radial active magnetic bearing (AMB), considering the radial coupling of axial PMB, a mathematic calculation model of stiffness and damping of radial AMB is established. According to modal analysis, the relationship between modal frequency and modal shapes is achieved. Radial vibration frequency is mainly influenced by stiffness of radial AMB; however, when stiffness increases, radial vibration will disappear and a high frequency bending modal will appear. Stiffness of axial PMB mainly affects the axial vibration mode, which will turn into high-order bending modal. Axial PMB causes bigger influence on torsion modal of the rotor.     

Miniaturization of a one-axis-controlled magnetic bearing

The design of a novel micro-magnetic bearing (MMB) for a 2-mm-diameter rotor is discussed. The bearing is supported by magnetic couplings generated by permanent magnets and is stabilized by a one-axis controller. The structure of the MMB is greatly simplified, not only in terms of machining and assembly of micro- and precision parts, but the number of mechanical parts is also reduced in comparison with previous designs of MMB. To increase the magnetic stiffness used to support the rotor in the passively controlled directions and to realize stable levitation using one-axis control, the dimensions of the mechanical parts that affect the magnetic stiffness are investigated using a finite element method. An MMB for a 2-mm-diameter rotor was constructed, such that the rotor could be levitated without mechanical contact and which rotated at 39,000 rpm. The static and dynamic characteristics of the MMB are evaluated, including magnetic stiffness, rotational accuracy and power consumption.