一种E型电磁轴承系统的研究与试制

摘要

电磁轴承是利用电磁力将转子悬浮于空间，使转子和定子之间没有任何机械接触的一种新型高性能轴承。它具有无摩擦、无磨损、无污染、低能耗、低噪声以及寿命长等优点，因而在航空航天、真空技术、精密机床、机械工业以及机器人等高科技领域具有广泛的应用前景。E型电磁轴承系统是一种新型电磁轴承系统，与常规电磁轴承系统相比，它利用了磁通具有力图沿着磁阻最小路径闭合的特性，通过E型结构使径向轴承不但够在径向正常支撑转子运动，还能在转子转动过程中发生轴向位移偏差时自动校正位置，从而达到减轻轴向轴承和保护轴承的工作负担的目的，提高系统的稳定性。 本文的主要任务是对E型电磁轴承的研究与试制，主要工作如下： 首先，分析了E型电磁轴承系统的结构和工作原理，建立了轴向电磁轴承轴向单自由度数学模型，并在此基础上，建立了径向电磁轴承径向四自由度的数学模型。 其次，对E型电磁轴承系统的E型径向电磁轴承、轴向电磁轴承进行了设计计算。 再次，对E型电磁轴承系统的检测、驱动和保护装置进行设计计算。 最后，在所设计和试制的E型电磁轴承系统样机上，基于PID控制平台，实现了E型电磁轴承系统的调试与实验数据分析。通过实验数据的采集、分析和研究，验证了E型电磁轴承系统的可行性。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1电磁轴承概述

1.2电磁轴承的特点和分类

1.3国内外研究现状

1.4 E型电磁轴承系统研究的意义

1.5论文内容安排

第二章E型电磁轴承的工作原理及数学模型

2.1引言

2.2 E型电磁轴承系统轴向单自由度数学模型

2.3 E型电磁轴承系统径向四自由度数学模型

2.4小结

第三章E型电磁轴承的设计

3.1引言

3.2 E型径向电磁轴承的设计

3.2.1 E型径向电磁轴承的载荷计算

3.2.2 E型径向电磁轴承结构参数计算

3.2.3 E型径向电磁轴承线圈骨架的计算

3.3轴向电磁轴承的设计

3.3.1轴向电磁轴承的载荷计算

3.3.2轴向电磁轴承结构参数计算

3.3.3轴向电磁轴承线圈骨架计算

3.4小结

第四章E型电磁轴承系统检测、驱动、保护装置的设计

4.1引言

4.2 E型电磁轴承检测装置设计

4.2.1间隙检测原理

4.2.2气隙检测传感器设计

4.3 E型电磁轴承驱动装置设计

4.3.1开关磁阻电机结构参数计算

4.3.2开关磁阻电机开关磁阻电机噪声抑制

4.4 E型电磁轴承系统保护装置设计

4.5小结

第五章E型电磁轴承系统的实验研究

5.1引言

5.2 E型电磁轴承系统控制策略

5.3实验数据的采集与分析

5.3.1数据采集卡PC-7483简介与使用

5.3.2 E型径向电磁轴承的调试与实验数据分析

5.3.3轴向电磁轴承的调试实验与实验数据分析

5.3.4 E型电磁轴承自动校正轴向位置实验与数据分析

5.4小结

第六章总结与展望

5.1总结

5.1展望

附录

参考文献

硕士期间发表论文

致谢