推力磁轴承的力学特性及其对径向磁轴承的影响

讨论了计入推力盘静态倾斜影响后的推力磁轴承的力学特性,导出了其静、动特性的系数公式,并结合某涡轮膨胀机的推力磁轴承进行了实例计算。结果表明,推力盘的静态倾斜对推力磁轴承的力学特性产生显著影响,并改变径向磁轴承的静负荷分配,使得推力磁轴承与径向磁轴承之间产生强烈的耦合作用。该结果可用于5自由度磁悬浮轴承－转子系统的机电耦合动力学研究。     

混合型磁轴承功率放大器的研究

磁轴承是通过电磁力将转子无机械磨擦、无润滑地悬浮在空间,并且转子轴心位置可以由控制系统控制的一种新型轴承,集机械、电子、控制为一体.在磁轴承驱动控制系统中,线性功率放大器和PWM功率放大器被广泛应用.两种功率放大器有不同的特点.为了充分发挥它们的优势,研究了一种混合型功率放大器.介绍了混合型功率放大器的结构原理、主电路和控制系统.研究和仿真分析表明,该混合型功率放大器的技术方案是可行的.     

异极永磁偏置径向混合磁轴承及其性能分析

介绍了异极永磁偏置径向混合磁轴承的结构和工作原理,利用等效磁路法建立悬浮力计算模型,理论分析说明异极磁轴承比三极磁轴承最大承载能力提高了33.3％,通过有限元分析得出异极磁轴承能得到比三极磁轴承更好的悬浮力与电流线性关系.搭建试验台对理论分析和仿真结果进行验证,异极磁轴承悬浮力与电流线性关系更好,最大承载力提高了29....     

开关磁阻型动力磁轴承瞬时转矩控制策略的研究

在研究开关磁阻型动力磁轴承平均转矩控制策略特点基础上,提出一种瞬时转矩控制新策略。该瞬时转矩控制策略根据转子位置选择产生支承力的相统组(支承相),同时在考虑支承相对驱动转矩影响的前提下,采用另外两相绕组(补偿相)对驱动转矩进行补偿,使之准确地跟踪期望转矩,实现输出转矩的瞬时控制。瞬时转矩控制策略不仅显著减小了输出转矩的脉动程度,而且还避免了对驱动转矩和支承力之间复杂耦合关系的处理,简化了控制算法。分析了单个开关磁阻型动力磁轴承构成的控制系统的工作原理,并对其进行了计算机仿真,仿真结果验证了瞬时转矩控制策略的可行性。     

磁悬浮风力机用轴向磁轴承电磁场分析

介绍了磁悬浮风力机的工作原理,对其进行磁场分析。以功率1k W自重364N的风力机样机为例,通过有限元软件分析气隙值和主轴倾角对轴向磁轴承电磁场的影响。结果表明:在正常工况下,气隙值取0.4±0.006mm,主轴倾角在±0.06°内时,磁轴承漏磁小,电磁力较稳定,主轴转子抗干扰能力强,能满足磁悬浮风力机稳定悬浮并平稳运行的要求。为磁悬浮风力机的结构优化提供了理论依据。     

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。     

FS450型分子泵磁轴承问世

基于交叉反馈控制的FS450型分子泵磁轴承在浙江飞旋科技有限公司研发成功，从而在分子泵应用领域打破了国外的技术垄断，使我国成为继法国、美国、加拿大、德国等少数发达国家之后拥有自主知识产权的磁轴承技术产品的国家。     

永磁磁轴承数学模型的研究

对永磁磁轴承的5种建模方法及所建立的数学模型进行了比较,并以径向磁轴承为例进行了计算。发现在形状、尺寸和磁化强度相同的情况下,磁环轴向磁化与径向磁化所得的径向刚度及轴向力均存在差异;将环形磁体作为无限长条形磁体处理,忽略磁环曲率影响,建立的通用模型仅适用于磁环直径相比磁环截面而言非常大,且磁环截面尺寸比气隙小或相等的情况:采用等效磁荷法,按磁化方向不同建立的数值积分模型,能够较好地描述磁轴承径向力及轴向力随动、静磁环相对位置变化而变化的特性。     

基于ANSYS的主动磁轴承电磁场的有限元分析

在介绍主动磁轴承转子的数学模型及其简化计算的基础上,给出了有限元计算模型及其边界条件,并用有限元分析软件ANSYS对主动磁轴承电磁场的耦合现象及转子偏心量和控制电流对磁场分布的影响进行了仿真,给出定子和转子中的二维磁力线分布图、磁通密度分布图及电磁力随转子位移和控制电流的变化规律.所得结论对磁轴承的设计具有一定的指导意义.     

磁轴承谐振电路的稳定性研究

径向磁轴承谐振电路的使用使磁轴承不再需要单独的位移传感器.我们通过径向磁轴承的工作原理,运用控制系统理论分析了径向磁轴承的稳定性.分析表明,径向磁轴承谐振电路的方案在动态过程不稳定,但通过仿真研究的结果表明,径向磁轴承谐振电路虽然存在一定稳态误差,但可以通过PD控制器达到悬浮稳态.     

电磁推力轴承的磁场分析及磁路概念设计

用有限元法对同向和反向偏流输入情况下,各种结构布置形式的电磁推力轴承系统,按整体模型进行磁场和承载力的计算分析,较清楚地揭示了它们的变化规律和影响因素。尝试将电磁推力轴承系统的磁路模拟为等效的电路网络,通过串、并联电路分析,对有限元分析结果进行了解释和归纳。据以提出若干指导电磁推力轴承系统磁路设计优化的原则建议。     

磁处理装置中功率损失分析及磁感应强度测量

将磁处理工作过程看成是非线性铁心线圈电路的工作过程,在利用ANSYS有限元软件的电磁分析功能对磁化器功率损失进行分析的基础上,自行设计了一种自积分式的探头,配合示波器检测磁化器内的磁感应强度,解决了磁处理过程中实际功率和磁感应强度不易获取的难题。     

永磁电磁轴承磁力的两种线性化方法

针对控制系统模型的实际应用需要,对永磁电磁轴承的磁力提出了两种线性化方法。运用设计实例对这两种方法进行了验证,获得了较好的近似结果。最后分析了各自的特点,所研究的问题对永磁电磁轴承的设计有一定的指导意义。     

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。     

电磁轴承磁场计算的磁路法优化

介绍电磁轴承磁场计算和转子受力特性分析的磁路法和有限元法。基于上述两种方法,详细地计算了考虑铁磁材料磁阻及其非线性因数的电磁轴承磁场,讨论了两种方法计算结果的差异。参考有限元法的计算结果,对计算电磁轴承磁场的磁路法进行了优化。优化后的电磁轴承磁路法简单、准确,具有工程应用价值。     

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。     

电感电压部分补偿交流功率法测量磁心损耗研究

磁性元件作为功率变换器的重要组成部分,其磁心损耗的精确测量对磁性元件的优化具有重要意义。为了提高传统双绕组交流功率法测量高频激磁磁心损耗的测量精度,本文详细分析电感电压补偿交流功率法的测量原理及其误差来源,基于电感电压补偿交流功率法在非完全补偿的情况下测量高阻抗角磁性元件磁心损耗时误差仍很大的问题,本文提出了电感电压部分补偿交流功率法精确测量任意波形激励下的磁性元件磁心损耗。最后建立测量平台,在非完全补偿条件下,该方法测量50 kHz正弦波激磁的金属磁粉芯磁心损耗的最大相对误差为13.54%,50 kHz矩形波激磁的金属磁粉芯磁心损耗的最大相对误差为9.8%,实验验证该方法可精确测量正弦波激磁和方波激磁的高阻抗角金属磁粉芯的磁心损耗。     

重复控制与积分正反馈组合的磁轴承低功耗控制

本文提出一种重复控制与积分正反馈相结合的控制方法,以抑制磁轴承系统功耗。首先建立了磁轴承系统的数学模型,分析了由重力、转子不平衡和位移传感器噪声引起的电流噪声的频率特性,分析发现其可分为直流和多谐波两大类;其次推导了用于消除直流电流的控制器需满足的条件,在此基础上,设计了一种电流积分正反馈算法。通过调节转子的悬浮位置,利用混合磁轴承中永磁体产生的磁力抵消重力,抑制电流的直流分量,采用根轨迹方法确定保证闭环系统稳定的参数取值范围;然后提出一种嵌入式重复控制方法抑制转子不平衡和位移传感器引起的多谐波电流噪声,采用重构谱理论判定系统的稳定性。最后以磁悬浮控制力矩陀螺为测试平台,对所提出的控制算法进行仿真和实验研究。结果表明:采用该算法后,电流的直流分量基本被抑制,谐波分量的峰峰值减小了88.3%,功耗减小了7W,验证了该算法的有效性。     

Frictional power loss in solid‐grease‐lubricated needle roller bearing

The use of solid grease as a lubricant, in comparison with standard grease or oil, is a pre‐requisite when needle roller bearings undergo a high‐speed oscillating motion and when access to the bearing is difficult for maintenance purposes. This paper examines the frictional power loss of a solid‐grease‐lubricated needle roller bearing. First set of measurement result reveals that the test bearing has higher frictional power loss as compared with other bearings with conventional lubrications, due to the high viscosity of the solid grease. Furthermore, measurements are compared with the Palmgren and SKF models. For improving these models, the parameters of the models are updated on the basis of the measurement data. A second set of measurement result shows that the use of oil (kept at higher temperature) in addition to solid grease significantly reduces the frictional power loss. The reduction is due to the decrease in operational viscosity of the solid grease. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

磁流体轴承的磁场与润滑特性分析研究

针对电机轴承高速化载荷高的需求以及磁流体轴承具有的自润滑密封、可靠性高、高速、低摩擦润滑等一系列优点,对磁流体轴承在不同条件下的性能开展了研究。首先从理论上推导了磁流体粘度的相关公式,通过采用Matlab软件在外加磁场的条件下,对磁流体的粘度进行了修正,并给出了磁流体轴承润滑的粘温、粘压特性。其次,采用有限元分析方法设计了外加磁场,并对轴承内部的磁场分布进行了分析。研究结果表明,在外加磁场的作用下,磁流体轴承润滑的粘度发生变化,同时,相较于传统普通轴承,磁流体轴承的承载能力得到提高,能在高温、高速的工况下工作。