用于小卫星姿态控制的磁悬浮电机设计

磁悬浮电机是近年来在普通电机基础上发展起来的一种新型结构电机,它利用同一组线圈来实现电机的旋转和转子的悬浮,因此这种电机具有体积小、结构简单、无接触、寿命长等优点.介绍的轴向磁悬浮电机采用的结构是转子悬浮在两个盘式定子之间,转子的轴向位移和转速主动控制,其他的自由度采用被动控制,因此相对于径向磁悬浮电机来说这种结构更紧凑、控制更简单,因此非常适用于对体积和力矩要求严格的航空领域.介绍了一种用于小卫星姿态控制的微型磁悬浮电机的设计方法.这种电机的两个主要参数是轴向悬浮力和电机的转矩,为了对其进行优化,采用三维有限元软件对电机进行了仿真计算.     

磁悬浮支承技术在机床中的应用

阐述了国际国内磁悬浮支承技术的发展历史、研究现状及发展趋势，重点介绍了在机床中应用的磁悬浮轴承结构、类型及应用领域。将磁悬浮支承技术用于电主轴中，电主轴可以在5000～8000r／min的转速下运行上万小时：将磁悬浮支承技术用于机床直线电机的进给平台中，与传统的机床导轨支承相比，磁悬浮支承具有无机械摩擦、无磨损、无爬行、无润滑、可靠性提高、寿命延长等诸多特点。     

基于高功率密度磁悬浮高速电机的全参数自适应控制

高功率密度磁悬浮高速电机运行过程中会受到外来扰动，影响磁悬浮轴承稳定悬浮，且磁悬浮轴承系统模型本身也具有一定的不确定性。因此，寻求一种能够解决外来扰动和系统模型不确定性的控制算法具有实际意义。全参数自适应控制(All Coefficient Adaptive Control, ACAC)是一种智能控制方法，它的设计不依赖于事先设定的被控对象的数学模型，而是识别被控对象的特征模型，能够很好的应对外来扰动和模型不确定性问题。文中分析了传统PID控制理论与自适应控制的优缺点，研究了ACAC对于高功率密度磁悬浮高速电机受外来扰动的控制作用，实现了磁悬浮轴承的稳定悬浮。     

磁悬浮轴承磁力泵的研发和设计

磁悬浮轴承作为一种新型无接触的支承型式,其无摩擦磨损、转速高、无需润滑、寿命长等优点已引起国内外工程界的广泛关注。本文介绍了永磁磁悬浮轴承磁力泵的结构及其工作原理,提出对传统磁力泵上的关键件(轴套、滑动轴承、止推环)进行新的设计,并对磁悬浮磁力泵的应用前景进行预测。     

基于ANSYS的磁悬浮挠性转子模态分析与设计

以一台磁悬浮挠性实验转子为例,结合ANSYS软件,探讨了磁悬浮挠性转子的模态设计方法,研究了支承刚度对转子模态频率和模态振型的影响,在此基础上,分析了过临界转速的磁悬浮挠性转子支承刚度的设定原则,并给出了磁悬浮实验转子的合理支承刚度范围。研究表明：影响转子模态可观性和可控性的一个重要因素是径向磁力轴承转子和位移检测环的长度之和与转子总长度的比值;支承刚度除了影响转子的模态频率外,还影响转子的模态振型,并且当支承刚度高到一定程度后,模态的可控性和可观性严重恶化,甚至可能导致磁悬浮转子过临界转速时失稳。     

变支承磁悬浮转子超临界运行仿真研究

针对工业中转子系统在跨越一阶临界转速时,振动幅度过大及失稳的问题,通过对转子系统平稳跨越一阶临界转速方法的归纳和研究,提出了一种基于主动控制下的磁悬浮轴承—转子系统变支承跨越一阶临界转速的方法。首先建立了主动控制下的变支承磁悬浮转子系统数学模型,并分析了两支承转子系统和三支承转子系统跨越一阶临界转速时的响应特性;然后利用ADAMS和Matlab联合仿真了主动控制下的变支承磁悬浮转子系统跨越一阶临界转速时的振动特性。仿真研究结果表明:变支承磁悬浮转子系统在超临界运行时具有良好的减振效果,与传统两支承转子系统相比,其最大振幅减小了52.6%。     

磁悬浮工作台形变对承载磁场力的影响分析

基于ANSYS有限元分析软件,对承载力为500N的磁悬浮工作台的形变对其支承电磁铁磁场力的影响进行了分析.分析结果表明:当悬浮气隙为0.3mm且工作台上、下支承电磁铁处的最大形变量△1和△2分别不超过0.02mm和0.01mm时,磁悬浮工作台的承载性能得到提高.将有限元分析软件应用于磁悬浮工作台的设计中,对提高其设计质量具有重要意义.     

基于传递矩阵法的磁悬浮轴承转子的动力学分析

转子是磁悬浮轴承系统旋转机械的核心部件,其性能与系统稳定性及各项技术指标紧密相连。提升转子动态性能已成为当务之急。以磁悬浮开关磁阻电机的磁轴承转子为例,通过普劳尔传递矩阵法和MATLAB强大的绘图功能分别就柔性、刚性两种不同状态下的支承,计算出了该轴系的固有频率及临界转速,并得到了相应的主振型图。     

磁悬浮飞轮储能装置的设计

设计了一种磁悬浮支承的飞轮储能装置,对飞轮结构与支承形式等进行了研究.将盘状飞轮优化为伞状飞轮,可以提高飞轮转动惯量;采用机械轴承与永磁轴承相结合,省去复杂的电磁轴承以及相关控制部分,飞轮在合适的转速下稳定旋转,并完成了样机的设计.该新产品的开发具有节能环保的意义.     

高功率密度无刷直流电动机设计研究

本文提出了一种高功率密度无刷直流电动机,介绍了高功率密度无刷直流电动机的应用前景,阐述了该电机电磁场和应力场设计的基本要点,并对其进行了电磁场和应力场仿真。仿真结果表明,电机各个工作点满足技术性能要求,整机结构强度和转子共振频率设计合理。试验结果验证了该电机设计的正确性。     

非线性磁悬浮转子系统的不平衡响应分析

考虑漏磁及磁饱和等非线性因素对磁悬浮轴承支承特性的影响,建立非线性磁悬浮转子系统动力学模型,分析运行参数和控制参数对系统不平衡响应的影响,结果表明:负载较大时,非线性磁悬浮转子系统不平衡响应更复杂;相同转速范围内非线性磁悬浮转子系统更易失稳;比例系数较大和微分系数较小会使非线性磁悬浮转子系统振幅增大,不平衡响应明显.     

抗磁悬浮静电电机悬浮与驱动特性研究

微型电机随着特征尺度的降低,其表面效应凸显,摩擦问题急剧突出。抗磁悬浮技术具有无摩擦、被动自稳定、尺度效应下浮重比显著提升等特点,是解决微型电机机械摩擦问题的一种有效途径。提出了一种基于抗磁悬浮静电驱动的微型电机方案,研制了转子直径为10 mm的定子下置式微型抗磁悬浮静电电机;基于永磁体电流等效模型,推导了抗磁悬浮静电电机磁通密度表达形式,建立了抗磁悬浮力的数学模型,获得了悬浮力与悬浮高度的关系并进行了实验验证;基于电容静电能原理,建立了抗磁悬浮静电电机的驱动力矩数学模型,获得了静电驱动力与定子输入电压、悬浮高度的关系并进行了实验验证;开展了旋转实验研究,分析了输入电压、环境湿度对转速的影响规律,获得了抗磁悬浮静电电机的驱动特性。本研究将会为高性能微型抗磁悬浮静电电机的研究提供支撑。     

基于ANSYS的电磁轴承支承刚度优化

采用模糊数学中正态分布的隶属函数的加权之和,对多阶临界转速相对于常用工作转速点的分布状态进行了描述,并由此构造了目标函数;利用有限元分析软件ANSYS建立某磨床用磁悬浮轴承转子系统参数化有限元模型,并应用其优化设计功能对转子的支承刚度进行优化计算,获得系统的最佳支承刚度.     

磁悬浮支承技术在机床中的应用

磁悬浮支承技术是目前世界上公认的高新技术之一。它在高档数控机床中可以作为高速机床电主轴和高速机床直线电机进给平台的支承技术。主动控制磁悬浮轴承(简称主动磁轴承A M B)是利用可控磁场力提供无接触支承、使转子稳定悬浮于空间且其动力学性能可由控制系统调节的一种新型     

超声振动承载气膜对电机转子悬浮支承与减摩的研究

设计一种用于支承电机转子的超声波悬浮轴承,该轴承由圆锥形压电换能器辐射端面与连接在电机转子端的圆锥环构成。压电换能器在振动过程中在轴承间隙形成稳定的承载气膜,对电机转子悬浮。对承载气膜产生的承载能力进行分析和测试,获得悬浮力与悬浮间隙之间的关系,从理论上分析在超声悬浮支承条件下,悬浮间隙变化与气膜刚度对电机转速的影响,对转子最高转速与悬浮间隙的关系进行实验研究。结果表明,利用压电换能器圆锥辐射面与圆锥环构造的超声波悬浮轴承,能够形成对电机转子的轴向和径向支承;通过减小悬浮间隙,能够增强间隙气膜的刚度,并提高转子的最高转速,轴承间无摩擦。     

磁悬浮阻尼器参数对系统弯曲模态阻尼的影响

在一般磁悬浮轴承转子系统上安装磁悬浮阻尼器,组成磁悬浮轴承与磁悬浮阻尼器组合支承转子系统.通过理论计算及试验模态分析,研究了磁悬浮阻尼器参数对系统弯曲模态阻尼比的影响.结果表明,随着磁悬浮阻尼器等效支承阻尼的增加,系统第1,2阶弯曲模态的阻尼比显著增加,有利于系统越过前2阶弯曲临界转速.     

磁悬浮飞轮转子的临界转速分析

磁悬浮飞轮电池具有比能量高、比功率大、充放电快、寿命长、无任何废气废料污染等优点,使其具有广阔的发展前景。基于传递矩阵法并借助ANSYS软件对磁悬浮飞轮电池转子的临界转速进行了研究与分析。     

磁悬浮技术应用中的摩擦学特点

磁悬浮技术由其涉及的理论和技术领域决定其特点也具有多学科性。文章介绍磁悬浮技术及其在工程应用中的特点,特别对其在摩擦学中的应用特点进行了详细的描述,提出了电磁摩擦的概念;并从能量守恒的角度对磁悬浮支承下的转动和平动过程进行分析,获得了一种求解在非接触支承条件下相似摩擦系数的方法。最后给出了一组计算实例。     

四L悬浮导向分开支承型直线进给单元模态分析

介绍了一种自行设计的四L悬浮导向分开支承型直线进给单元的机械结构和工作原理,研究了单自由度磁悬浮支承系统的数学模型,建立了五自由度磁悬浮直线进给单元的振动模型。借助ANSYS软件对四L悬浮导向分开支承型直线进给单元进行模态分析,计算出该直线进给单元的多阶固有频率和振型,并分析了电磁铁的磁悬浮支承的刚度和阻尼对四L悬浮导向分开支承型直线进给单元固有频率的影响。计算分析可用于指导机床用磁悬浮直线进给单元结构的优化设计。     

离心式磁悬浮血泵用混合磁悬浮支承设计与仿真

摩擦和磨损会导致离心式血泵机械轴承的寿命短、发热量大,易引起血栓和溶血,针对此,提出了一种离心式血泵用混合磁悬浮支承结构。采用数值计算法对血泵用磁悬浮支承进行了磁场分布数值模拟,设计了基于边缘效应的磁悬浮支承结构实验原型样机,搭建了控制系统,并以实验验证了该结构静态悬浮的可行性。研究结果为离心式磁悬浮血泵的结构设计和溶血问题的改善提供了重要依据。