一种新型异极径向混合磁轴承参数设计及性能分析

为了提高现有的径向混合磁轴承在单位体积内产生的悬浮力大小以及降低磁轴承制造成本,设计了一种新型异极径向混合磁轴承。与现有磁轴承相比,该磁轴承具有结构紧凑、体积小、单位承载力大和功耗低等特点。首先分析了该磁轴承工作原理,并运用经典的等效磁路法建立了数学模型。据此数学模型分析了该磁轴承的最大承载力,同时给出了磁轴承参数设计方法。然后采用有限元仿真分析的方法和稳定悬浮及扰动试验对该磁轴承的相关参数和性能进行了分析及试验验证。仿真和试验结果表明:该新型径向混合磁轴承可产生的悬浮力大,悬浮力与电流以及转子位移的线性程度高,可达到设计要求。     

基于磁路分析的轴向混合磁轴承径向承载力解析计算

研究轴向混合磁轴承实现五自由度悬浮时,需要计算径向承载力与磁轴承结构参数以及永磁体参数之间的关系。为了解决轴向混合磁轴承缺乏径向承载力解析数学模型的问题,该文在分析轴向混合磁轴承磁路以及各部分磁导的基础上,结合稀土永磁体的工作特性,用虚位移法得出了轴向混合磁轴承的径向承载力解析数学模型。模型表明,在小径向位移时,该型的混合磁轴承径向承载力随着径向位移增加而增加,近似线性关系,径向承载力和刚度随轴向气隙增大而减小;磁轴承径向承载力随永磁体的有效长度增加呈现先增大后趋近饱和。利用有限元方法对径向承载力进行仿真计算,仿真结果与模型计算结果基本吻合。     

新型径向混合磁轴承的解耦设计与分析

电磁悬浮轴承存在的磁路耦合问题,不仅影响磁轴承的刚度,还增大控制难度。为从机械结构上解决电磁轴承的磁路耦合的问题,该文提出一种新的径向混合磁轴承,设计一种6独立磁路4极(2对极)的径向混合磁轴承结构,通过等效磁路法推导出该结构的电磁力解析式,并采用三维有限元法对其磁场分布、电磁力特性及耦合特性进行仿真分析。计算及仿真结果表明：与传统的8极混合磁轴承相比,所提出的6独立磁路4极(2对极)径向混合磁轴承结构,能很好地实现径向方向上的电磁场解耦,为后续控制方法的实现提供理论参考。     

逆变器驱动式磁轴承关键技术研究发展综述

逆变器驱动式磁轴承除了拥有传统磁轴承无摩擦磨损、无需润滑和密封、高速度、高精度和寿命长等优点外,还具有体积小、功耗低、成本低等特点,成为磁轴承1个重要研究方向。详细阐述逆变器驱动式磁轴承的结构及运行原理;描述目前逆变器驱动式磁轴承的拓扑结构;对其关键技术进行总结分析,包括结构优化、数学建模、控制技术、无传感器技术以及转子振动补偿方面;根据其关键技术探讨逆变器驱动式磁轴承未来的发展趋势。     

基于改进连续隐马尔可夫模型的六极径向主动磁轴承转子位移软测量

针对磁轴承系统中位移传感器带来的成本高、体积大和可靠性差等问题,该文提出一种基于改进连续隐马尔可夫模型的六极径向主动磁轴承转子位移软测量的方法.首先介绍六极径向主动磁轴承的结构和工作原理,并用麦克斯韦张量法推导了径向悬浮力的数学模型.然后,分析连续隐马尔可夫模型的原理,并将其应用在磁轴承转子位移预测上.采用遗传算法优化...     

无轴承电机轴向混合磁轴承驱动与控制

在介绍无轴承电机轴向混合磁轴承工作原理和控制系统构成基础上,设计了轴向混合磁轴承基于集成电路IR2130和TL494的集成式两电平H桥主电路的PWM开关功率放大器,设计了轴向位移检测电路和PID控制器,并对控制系统进行了调试,给出了试验波形.结果验证了其设计开关功放和PID控制器的合理性和有效性.     

二自由度混合磁轴承设计与有限元分析

在阐述二自由度混合磁轴承工作机理的基础上,推导了其数学模型,设计了实验样机,并采用三维有限元分析软件Maxwell对之进行建模并仿真,分析了样机内部磁场关系,验证了二自由度混合磁轴承悬浮原理,计算了径向力与位移以及径向力与控制绕组电流之间关系,得出磁轴承的最佳工作范围,并采用Matlab/Simulink进行仿真实验研究。研究结果表明:该设计的磁轴承能够稳定悬浮,并具有较好的控制性能。     

轴向-径向磁轴承控制系统设计与实现

介绍了轴向-径向3自由度混合磁轴承结构及悬浮力产生的原理及控制系统的工作原理.论述了以数字信号处理器TMS320F240为核心的数字控制系统的硬件构成及软件设计,并对磁轴承控制系统进行了仿真和实验研究.研究表明：以TMS320F240为核心的数字控制系统能够满足磁轴承控制系统要求,并在开关磁阻电机中得到应用.     

一种三相交流混合磁轴承数学模型与性能分析

提出了一种新型的三相交流二自由度径向混合磁轴承,由嵌入式永磁体提供静态偏置磁通,三相通电线圈产生控制磁通.采用等效磁路法导出了偏置磁通的计算公式,推导了径向悬浮力的数学模型.针对实验样机的性能要求,设计了磁轴承参数,在设计交流磁轴承控制系统基础上,利用Matlab/SIMULINK工具箱构建了仿真系统,对磁轴承的起浮性能、抗干扰等特性进行了仿真.最后用ANSYS8.0电磁场有限元分析软件对磁轴承实验样机的磁路和转子受力性能进行了计算和分析,证明了该设计的正确性.     

新型永磁偏置轴向磁轴承的原理分析与参数设计

研究了一种新型结构的永磁偏置轴向磁轴承,分析其结构和工作原理;利用等效磁路法推导出该型磁轴承的承载力、电流刚度以及位移刚度的数学表达式;给出了包括磁极面积、控制绕组及定转子结构等主要参数的设计和计算方法,对设计结果进行了电磁场仿真分析,结果表明:该型磁轴承结构紧凑、控制方便,适用于高速低功耗的场合。     

无轴承电机轴向混合磁轴承自抗扰控制

为了实现无轴承电机轴向混合磁轴承的准确和稳定控制,依据自抗扰控制理论,设计了轴向混合磁轴承自抗扰控制系统,并给出其控制算法和控制结构。根据实验样机参数,利用MATLAB软件环境,构建了仿真系统,针对系统的阶跃响应、转子起浮、抗干扰能力等情况进行了仿真研究和性能分析。仿真试验结果表明,所设计的自抗扰控制系统具有精确度高、响应速度快、抗干扰能力强等特点,满足无轴承电机轴向混合磁轴承的高性能控制要求。     

Industrial application of position sensorless active magnetic bearings

Active magnetic bearings (AMBs) are applied to turbomolecular pumps (TMPs) and milling spindles. However, their application areas are limited because they are costlier and require larger space than conventional mechanical bearings. Omitting position sensors from AMBs is one of the promising methods to solve such problems. An additional merit is that rotors can be shortened to have a higher critical speed by removing sensor targets from the rotor. The sensorless operation of AMBs has already been achieved in several instruments developed for experimental study. In this research, the sensorless magnetic suspension method is applied to a TMP manufactured as an industrial product, and it is demonstrated that sensorless AMBs can suspend a high-speed rotor.     

Analysis and comparison of PM synchronous motor and induction motortype magnetic bearings

In this paper, a general solution of radial position control applicable to PM synchronous type and induction type rotating motors is presented. The rotor of the permanent magnet motor is assumed to have sinusoidally distributed magnetic poles along the axial surface, while the rotor of the induction type motor is assumed to have uniform magnetic property. The inner wall of the stator is also assumed to have a current sheet, which can produce an arbitrary current distribution. The same number of magnetic poles gives the rotating torque to the rotor, while plus/minus two poles of the motoring control produces a pure radial force to the rotor. By controlling the magnitude and phase of the plus/minus two-pole current distribution relative to the motoring magnetic pole, the radial force can be controlled in the radial coordinate. This general solution is experimentally confirmed by using a simple experimental setup     

Study of dynamics of a rotating rotor in active magnetic bearings

The construction of the control system is considered using the dynamics of an electromagnet-rotor on the basis of standard PID controllers. It is shown that one can provide ample resources on the stabilization in the gap of a stationary rotor, as well as a rotating one, under the separate control with linear laws for each electromagnet. The results of modeling confirm the possibility of achieving the desired dynamics of the rotating rotor with the influence of acting perturbations.     

Centralized optimal position control for active magnetic bearings: comparison with decentralized control

This paper discusses a closed-loop centralized control for a multi-input multi-output active magnetic bearing system. A genetic algorithm for design and a credible comparison of different controller structures are proposed. The evaluation of the design trade-offs of linear-quadratic and loop transfer recovery controllers are studied. The model-based controllers are compared with the classical PID controller and the cascaded PI/PD controller. The properties of the tested control configurations are examined using maximum singular values of the output sensitivity function of the closed-loop system and the tolerated disturbance at the input of the plant. Furthermore, indices such as measured peak output sensitivity, singular values of the uncertain control system, responses to the step reference position, step disturbance, and impulse force disturbance are examined. A good agreement between the simulation and the experimental results from the test-rig is shown.     

基于内点法与改进遗传法的无功规划优化混合算法

建立了利用调节发电机端电压、可带载调压变压器分接头与静止电容器组的补偿容量来获得系统年综合费用最小的无功规划优化数学模型。将此问题分成连续优化和离散优化两个子问题,采用非线性内点法和改进遗传算法交替求解的混合算法。在迭代的不同阶段,分别对内点法和改进遗传算法进行收敛条件改进,使两者的优化结果互为基础、相互利用,保证了混合算法的整体寻优效率。118节点系统的无功优化计算表明,所提算法可有效提高单一算法的收敛性能和运算速度。     

基于内点法与改进遗传法的无功规划优化混合算法

建立了利用调节发电机端电压、可带载调压变压器分接头与静止电容器组的补偿容量来获得系统年综合费用最小的无功规划优化数学模型.将此问题分成连续优化和离散优化两个子问题,采用非线性内点法和改进遗传算法交替求解的混合算法.在迭代的不同阶段,分别对内点法和改进遗传算法进行收敛条件改进,使两者的优化结果互为基础、相互利用,保证了混合算法的整体寻优效率.118节点系统的无功优化计算表明,所提算法可有效提高单一算法的收敛性能和运算速度. .     

混合磁悬浮球系统吸引子及稳定性研究

为了避免磁悬浮球混沌运动,设计了永磁和电磁混合型磁悬浮球模型,推导了磁悬浮球的动力学方程,并建立了磁悬浮球系统的仿真模型.通过改变初始状态,得到不同初始条件下的磁悬浮球系统吸引子.混合型磁悬浮球系统具有单、双两类吸引子,双吸引子表现出较强的混沌特性,磁悬浮球围绕平衡点附近的波动较大,磁悬浮球由混沌运动状态向非混沌运动状态转变时,由双吸引子逐渐向单吸引子过渡,系统演变为具有周期特性的运动状态,再演变为相轨迹收敛于一个点,磁悬浮球处于较稳定的运动状态.仿真和实验结果表明,通过磁悬浮球吸引子的研究可了解混沌产生的初始区间,进而为设计中避开混沌区实现磁悬浮球的稳定运动提供了参考依据.     

新型纳米晶软磁合金及其应用(三)

4 其他双相纳米晶软磁合金 4.1 Fe (Co)-Zr-B-(Cu)纳米晶合金 Fe-M-B-(Cu) (M = Zr, Hf 或Nb) 纳米晶合金的商品名称为"NANOPERM",是Suzuki和Makino等人在1990年前后开始开发的[15].最大的特点是具有高饱和磁感应强度,一般可达1.5 T以上,这是由它们较高的Fe含量和相应的微结构所决定的.