无轴承永磁同步电机转子磁场定向控制系统研究

无轴承永磁同步电机是具有磁悬浮轴承优点的一种新型电机；在阐述了无轴承永磁同步电机工作原理基础上，采用转子磁场定向控制策略，推导了无轴承永磁同步电机径向悬浮力和电机旋转部分数学模型；根据无轴承电机解耦控制的要求设计了无轴承永磁同步电机转子磁场定向矢量控制系统，并以数字信号处理器TMS320LF2407为核心，研制了矢量控制系统的硬件和软件。实验结果表明：电机工作在0～3000r/min范围内，转子悬浮稳定且电机转速连续可调。     

高温超导磁悬浮轴承的发展现状及前景

第二类高温超导体的磁通钉扎效应使得超导体在外加磁场中无需主动控制而能稳定悬浮。利用这种无源自稳定悬浮特性,高温超导磁悬浮轴承可以实现部件之间无机械摩擦的高速相对运动,在旋转机械、飞轮储能和交通运输等方面展现出了良好的应用前景。近年来,高温超导磁悬浮轴承的发展在世界范围内取得了令人瞩目的成就,轴承的设计思想、结构和应用环境都得到了相应的拓展。从结构特征角度综述了近年来国内外超导磁悬浮轴承样机的发展现状,重点介绍了西安交通大学的超导磁液复合轴承结构及其在液体火箭中的应用方案;结合该领域的研究现状探讨了超导磁悬浮轴承有待研究的问题和应用前景,指出超导轴承应向复合支撑方向发展以利于推进应用。     

气体轴承简介

气体轴承因为旋转正常运行中是不接触的，系无摩擦滑动，所以寿命长。轴承间隙极其狭窄，旋转精度高。特别是由于其间隙狭窄。为容易落人灰尘和杂质。本文，主要介绍气体轴承的构造，种类以及性能和应用实例。     

真空管道HTS磁浮系统中振动耗能法电磁制动分析

为了实现高温超导(HTS)磁浮车的无接触的制动,本文提出一种基于振动耗能的电磁制动方法。在永磁轨道与磁浮车的悬浮气隙中增加一层固定在车体上的电磁线圈,以线圈通电的方式改变磁场分布而得到在轨道上方的磁场分布不均衡的效果。磁浮车体的运动方向上的动能将转化到与其运行垂直方向上的阻尼振动耗掉而使车体减速,其阻尼系数通过闭合线圈的方式改变。以真空管道中运行的HTS磁悬浮车为例,用理论分析得出所加电磁线圈的自阻值与外接电阻的阻值之和与耗能的关系,最后在西南交通大学真空管道HTS磁浮系统实验平台上实验验证了该方法的合理性与有效性,为将来的真空管道磁浮交通系统的设计提供参考。     

主动磁悬浮轴承支承旋转机械的减振性能研究

针对旋转机械的振动噪声问题,在对轴承工作特性及系统振动传递特性进行理论分析的基础上,提出了采用新型主动磁悬浮轴承取代传统机械轴承以实现整机减振降噪的设想.以某工程试验样机为研究对象,利用有限元软件考察了轴承的刚度变化对该样机轴承座机脚振动不平衡响应的影响,进而开展了专门的振动对比实验来对主动磁悬浮轴承的减振性能进行实际评估.结果表明:减小轴承刚度的思路对于降低旋转机械的机脚振动确实可行;相比于机械轴承,采用主动磁悬浮轴承支承对于减小整机振动水平具有显著实际效果.相关结论可为拓展主动磁悬浮轴承技术的应用领域和场合提供重要思路及数据支持,同时也为其今后的工程化实用奠定研究基础.     

基于静压气悬浮变频离心冷水机组的系统研究

静压气悬浮轴的悬浮技术,是利用多孔质材料做成的轴承,对高压气体节流降压,在轴承和轴之间形成一层薄的气膜,使轴悬浮,实现轴的无接触式工作,从而达到降低摩擦提高工作效率的目的 .本论文基于的50冷吨的气悬浮离心制冷机组,名义工况的制冷量为170 kW,制冷能效5.6,IPLV值7.3,通过对该系统及测试数据进行分析,用理论...     

基于不平衡识别的主动电磁轴承转子系统自动平衡

转子不平衡引起的同步振动是主动电磁轴承转子系统高速运行面临的一个主要激振源.通过对转子系统不平衡特性的分析,提出了一种基于不平衡识别的主动电磁轴承转子系统自适应自动平衡控制方法.该方法无需控制对象的传递函数,亦不影响原控制系统稳定的频率边界,通过对主动电磁轴承在线施加试探性激振信号,同时检测控制电流响应中不平衡频率成分的幅值和相位变化,直接识别出不平衡干扰的Fourier系数,产生精确的补偿信号,从而使转子绕其质心轴旋转.实验测试结果表明提出的自适应自动平衡方法对不平衡干扰有显著的抑制作用.     

基于HJI理论的无轴承异步电机悬浮系统滑模鲁棒控制

为了实现对无轴承异步电机悬浮系统动态解耦控制,提出一种基于HJI理论无轴承异步电机悬浮系统滑模鲁棒控制方法。在悬浮系统建模时,将系统不确定性以及外界扰动考虑其中,并通过设计合适的滑模控制律满足HJI不等式鲁棒条件来确保控制系统的稳定性;最终,该方法实现无轴承异步电机悬浮系统动态解耦控制并提高了系统的稳定性和抗扰动性能。仿真和试验结果证明了该方法的有效性,能够实现两自由度无轴承异步电机径向悬浮力之间解耦控制。     

考虑耳轴-轴承间隙的自行高炮行进间射击炮口响应研究

为研究耳轴-轴承间接触碰撞及间隙对自行高炮行进间射击时炮口响应影响,采用基于Lankarani-Nikravesh接触碰撞理论改进的含间隙旋转铰接触碰撞力数值方法,描述不同间隙的自行高炮耳轴-轴承约束关系。利用谐波叠加法重构符合路面分级标准的不平度,考虑身管柔性建立含耳轴-轴承间隙的刚柔耦合自行高炮发射动力学模型。数值计算获得不同间隙下自行高炮行进间射击炮口动态响应,并与耳轴-轴承理想旋转铰模型对比分析。结果表明,耳轴-轴承间接触碰撞对炮口高低、方向射角影响程度不同,对方向角速度影响最明显;耳轴-轴承间隙与炮口响应并非对应的线性变化关系。     

检修XC系列测温仪的一点体会

XC系列测温仪表,由于采用张丝支承和晶体管控制线路,比老式的轴承、电子管结构的仪表,具有结构简单、灵敏度高和易于维修等特点,因而大量用于工业生产中。下面谈一谈我们检修该类仪表的一点体会。 (一)測量系统 1.示值偏差的调修在实际工作中,对于XC系列测温仪发生的示值偏差,一般都是采用图1中R_s电阻和磁分路片的调整来解决。但有时因永久磁铁的严重失磁(如永久磁铁有气孔和沙眼或使用中因某些原因引起永久磁铁的磁感应强度减弱)而引起偏转力矩减小,致使指针示值偏低。此时,调整磁分路片已不起作用。若调整R_s,则必须调整一个很小值才能满足要求,这样做比较困难。因此,我们在实际工作中,往往采取稍微     

基于滚动轴承的安装与调整技术控制研究

轴承的安装及调整技术在转动机械领域中至关重要,轴承安装的好坏与否,将影响到轴承的精度、寿命和性能。滚动轴承具有启动力矩小、摩擦系数小、转动平稳等优点,因此广泛应用于轴的转动中,轴的回转精度不仅取决于滚动轴承的制造精度,及与此轴承相配合的零件的精度、轴承的间隙及其装配质量。滚动轴承游隙的调整和预紧工艺,是提高轴承旋转精度和承载能力、降低传动系统振动和噪声的有效手段。轴承安装工作中应明确轴承装配的技术要求,合理的装配与调整是提高整个机械系统寿命的有效手段。     

高温超导应用进展二则

日本飞轮储能进入10kWh级试验 最近,日本香川的四国岛研究所报道了采用高温超民间(HTS)轴承研制10kWh飞轮储能系统第一阶段的研究结果,小规模(0.5kWh)模型用的是径向超导样性轴承,已研制完成并进行了试验.     

动态扰动下无轴承永磁薄片电机的悬浮力补偿策略

传统的无轴承永磁薄片电机通过径向位移的闭环控制来间接实现悬浮力稳定控制,当薄片转子受到径向干扰时,悬浮力控制的精度和动态响应性能将受到限制。且悬浮力控制中所需的相位信息是需要在准确获得转子角度的基础上才能得到,因此增加了电机控制系统复杂性。为了克服以往悬浮力控制的上述不足,在推导了无轴承永磁薄片电机悬浮力变化量和悬浮力绕组磁链变化量之间关系的基础上,提出了径向悬浮力和径向位移的双闭环补偿控制策略,采用电压-电流模型对转矩绕组气隙磁链进行辨识,使得电机控制的灵活性大大增加。仿真和实验结果表明:所提出的悬浮力控制方法能够提高悬浮力控制精度和动态响应性能,系统抗干扰能力强,且具有良好的动、静态性能。     

带切向供气缝的外压气体轴承

本文评述了气体轴承中转轴自激涡动的形成原因,提出一种新型的外压气体轴承。在这种轴承中,支撑转子的气体是通过平行于轴的狭缝,以与转子旋转相反的方向切向地输入到轴承间隙中去的。文中讨论了这种轴承的优点,考虑到气体的可压缩性,导出了轴承计算的方程式,并对其计算结果与常规的小孔进气轴承进行了比较。     

ICF靶丸类微球在近场声悬浮系统中的悬浮实验研究

为实现均匀辐照,ICF靶的无接触支撑是关键。提出用近场声悬浮对ICF靶进行无接触支撑,对悬浮ICF靶丸类微球的压电换能器和悬浮系统进行了初步设计,换能器发射端采用了凹球面结构,利用ANSYS软件对发射端的凹球面结构进行了优化。并构建了近场声悬浮测试系统,对不同直径的钢球在不同工作电压下进行了悬浮实验。实验结果表明：当发射端凹球面直径与钢球直径接近或相等时,悬浮效果是最好的,并且用气动的方式可以实现悬浮钢球的非接触驱动。当工作电压为600V时,钢球的悬浮高度为50μm,扰动振幅为3μm,这说明ICF靶近场声悬浮是可行的。     

基于坐标变换方法的风力机偏航轴承载荷分布的分析与计算

针对风力机偏航轴承尺寸大, 承载状况复杂, 普通轴承分析方法在此不再适用等问题, 提出一种采用坐标变换原理对各滚球处接触载荷分布进行分析计算的方法。通过在风力机上建立坐标系, 将作用在风机上的外载荷从叶根部位开始传递到偏航轴承的外圈上, 将作用在外圈上的载荷表示为风机各运动参数(风轮旋转、叶片安装角、轴倾角)的函数。在偏航轴承内圈和外圈上各建立一个坐标系, 通过将接触区域的变形表示为两坐标系之间相对运动参数的函数, 建立了整体静力平衡方程。以三种载荷状况为例进行了接触载荷分布求解, 结果表明:倾覆力矩对接触载荷的大小及分布影响最大, 接触载荷基本以正弦规律分布。     

四列角接触球轴承振动特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了四列角接触球轴承的动力学分析模型,并以某型号四列角接触球轴承为例,对不同结构参数与工况参数下的轴承振动特性进行理论分析。结果表明:对于四列角接触球轴承,根据使用工况选择大、小球列不同的内、外沟曲率半径系数与初始接触角更有利于轴承的减振降噪;对轴承施加一定的轴向预紧量可有效减小轴承振动;存在较为合理的轴向载荷、倾覆力矩及内圈转速范围使四列角接触球轴承在使用时的振动较小。     

对转圆柱滚子轴承动态特性分析

针对内外圈对转圆柱滚子轴承内部复杂的运动特性及相互作用力,通过分析轴承径向游隙的影响因素以及考虑滚子与滚道的接触变形和热效应对油膜厚度的影响,利用拟静力学法建立了轴承的分析模型,并采用NewtonRaphson法进行求解;同时,利用该模型对滚子打滑率进行计算,以验证所采用分析方法的正确性和可靠性。然后,进一步探讨了不同工况下对转圆柱滚子轴承内部组件的转速变化规律与接触特性。结果表明：滚子的自转转速、滚子与滚道的接触载荷均随径向载荷的增大而增大;内、外圈转速变化会使受载区滚子与滚道的接触载荷以一定的规律重新分配,且转速对最小油膜厚度的影响较径向载荷更为明显。研究结果可为对转圆柱滚子轴承的结构优化和生热机理分析提供理论依据。     

包含转速的航空发动机转子与轴承孔径向非接触动刚度及试验验证

采取航空发动机转子与轴承孔之间的计算流体动力学方法,考虑转子转速,推导出任意位置油膜厚度的精准解。建立转子与轴承孔之间的实际接触面积、径向载荷与径向非接触动刚度的理论解。研究结果表明:随着径向载荷的增加,转子与轴承孔两粗糙曲面之间的基准距离非线性减小;增大径向载荷、轴承宽度、润滑油运动黏度,减小转子转速、表面粗糙度,可以有效提高转子与轴承孔之间的径向非接触动刚度;转子的基本额定寿命随着转子转速、径向载荷的变大而缩短;随着转子转速的增加,转子与轴承孔之间的油膜厚度变厚;增加径向载荷或降低转子转速皆将减小转子与轴承孔之间的动摩擦因数;随着偏心率或宽径比的增加,转子的承载量系数都增强。航空发动机转子与轴承孔径向非接触动刚度模型的构建,有益于分析旋转非接触曲面间的真实状态。     

基于磁链耦合分析的无轴承永磁同步电机通用数学模型

由于无轴承永磁同步电机内部有两套极对数不等的定子绕组(即转矩绕组与悬浮力绕组),所以电机气隙内存在着转矩绕组气隙磁场与悬浮力绕组气隙磁场两种极对数不等的磁场。对转矩绕组与悬浮力绕组之间的磁链耦合情况的分析,是建立精确数学模型的基础。通过应用机械/电气坐标系变换方法详细分析了不同极对数下转矩绕组与悬浮力绕组之间的磁链交链情况,并证明了当转矩绕组极对数PM=1,悬浮力绕组极对数PB=2(或PM=2,PB=1)时转矩绕组磁链ψM与悬浮力绕组磁链ψB之间相互耦合。当转矩绕组极对数PM与悬浮力绕组极对数PB均大于等于2且满足PB=PM±1时,转矩绕组磁链ψM与悬浮力绕组磁链ψB之间没有相互交链,该证明方法概念清晰、简单直观、便于理解。同时基于该证明结论建立了当转矩绕组极对数PM与悬浮力绕组极对数PB均大于等于2且满足PB=PM±1时的无轴承永磁同步电机的通用数学模型。所提出的通用数学模型为无轴承永磁同步电机仿真与实验研究提供了理论依据。