磁悬浮轴承

摘要： 首先分析了磁悬浮轴承支承刚度与其结构参数以及控制参数的关系,然后计算了磁悬浮轴承的线性支承刚度。在此基础上,基于集总参数法建立了磁悬浮制冷压缩机转子离散模型,采用传递矩阵法计算了该转子的前4阶临界转速及相应的振型,并研究了磁悬浮轴承支承刚度对该转子临界转速的影响,并对位移测量位置的合理性进行了探讨。研究成果对磁悬浮轴承及转子系统的设计及优化提供有益的理论指导。

摘要： 磁悬浮制冷离心压缩机停机时,排气压力小于冷凝器压力,形成气流倒灌作用于叶轮,给磁悬浮转轴径向带来较大冲击,特别是在冷凝压力与排气压力相差较大情况下,气流冲击将直接导致转子与轴承发生碰撞,影响系统稳定性。为了提高磁轴承的抗冲击能力,提出一种改进的线性自抗扰控制方法,通过构建线性状态误差反馈的动态方程,使其仅与位移观测量有关,降低自抗扰控制对扩张状态观测器状态变量的依赖性,解决因观测误差导致控制量计算不准确以及系统对扰动响应慢的问题,实现对气流冲击的实时补偿,提高系统的控制精度。最后对所提出的改进线性自抗扰方法进行仿真和实验验证,结果表明,该方法相比于传统线性自抗扰控制在抑制气流冲击方面控制效果更优。

摘要： 针对磁轴承系统的控制问题,建立磁轴承系统的五自由度数学模型,根据系统的状态空间方程设计鲁棒反步控制器,用于处理实际使用中的外界干扰影响。使用Matlab/Simulink软件对设计的控制器进行仿真分析和转子起浮试验。结果表明:该控制器具有良好的响应速度和抵抗阶跃以及正弦干扰的性能,控制性能良好。

摘要： 为了使含有多跨转子的大型磁悬浮旋转机械系统能够稳定运行,开展联轴器不对中对转子动态特性的影响规律研究。通过将联轴器不对中量等效为施加在转子上的旋转力,建立具有联轴器不对中的磁悬浮转子系统数学模型。基于该模型仿真分析了转子的轴心轨迹和振动频谱,给出转子位移信号中转速二倍频分量幅值与转速、联轴器不对中量之间的关系,并进行磁悬浮轴承⁃转子系统联轴器不对中实验。实验结果表明:在一定转速下,随着联轴器不对中量增大,转子位移转速二倍频信号幅值近似呈线性增加,约为每增加0.1 mm不对中量,二倍频位移信号幅值增大1.53μm。

摘要： 磁悬浮轴承运行进入磁饱和后控制难度提高,动态性能降低,影响压缩机稳定运行。通过对磁悬浮离心式压缩机采用的主动磁悬浮轴承进行理论分析,模拟计算无磁饱和时磁悬浮轴承的承载力和磁感应强度。利用有限元软件分析各因素对磁悬浮轴承磁饱和的影响,定量描述磁感应强度在不同结构参数下的变化规律。研究表明,在最大控制电流不变的条件下,降低绕组线圈匝数是避免磁饱和的最佳方案。

摘要： 为解决磁悬浮多跨转子不对中振动检测问题,首先,建立磁悬浮转子系统动力学模型及联轴器不对中模型;其次,基于多跨转子力学模型模拟转子不对中振动状态,并采用二阶广义积分-锁频环(second order generalized integrator-frequency locked loop,SOGI-FLL)对振动信号进行转速辨识;然后,将转速辨识信息输入至SOGI进行转速同频陷波,进而利用带预滤波器的SOGI-FLL (SOGI-FLL with prefilter,SOGI-FLL-WPF)对陷波后的信号进行磁悬浮多跨转子不对中振动检测;最后,通过磁悬浮多跨转子定速和升速状态下的仿真计算,验证了本文提出多跨转子不对中振动检测方法的可行性.实验结果表明:由转子不对中引起的转速二倍频振动信号可被快速辨识出幅值和频率,可为磁悬浮多跨设备的应用奠定基础.

摘要： 磁悬浮技术是一门集电磁学、电子技术、超导与低温技术、控制工程、信号处理和力学于一体的典型机电一体化技术,自20世纪70年代发展至今,已成为相关领域广受关注的研究热点.目前,普遍认为磁悬浮轨道交通方式能够填补高速铁路与航空客运间的速度空白,是超高速轨道交通的解决方案之一,工程机械方面,特别是回转机械对转速及能量转化效率提升的迫切需求以及新能源技术的发展,为磁悬浮轴承相关研究指明了方向.近年来,在相关部门/单位的支持和领域内专家学者的共同努力下,我国磁悬浮技术基础研究及工程化应用进程初具成效。

摘要： 磁悬浮转子需同时满足抗干扰与共振隔离需求,为了从磁悬浮轴承结构角度奠定设计基础,基于磁悬浮轴承结构参数对支承刚度的影响,对高刚度磁悬浮轴承设计方法展开研究.首先,通过磁悬浮轴承刚度解析式推导,分析磁悬浮轴承结构参数对支承刚度的影响因素,确定支承刚度优化方向;其次,提出高刚度磁悬浮轴承设计方法,分析支承刚度的优化效果;最后,通过转子固有频率测试及压缩机升频实验,验证所提出方法的可行性.结果表明:在压缩机样机中,磁悬浮轴承采用不等磁路面积结构,在齿轭宽度比为1.2时,可使轴承在最恶劣工况,即对应最大控制电流时,支承刚度较常规等磁路面积结构提高了25%,压缩机在工况运行区间有效避免共振,为工程应用中磁悬浮轴承刚度优化设计提供参考.

摘要： 高速磁悬浮储能飞轮是一种新型高比功率储能装置,其中高速大功率电机是能量转换与传输控制的核心。本文针对所研究的300kW磁悬浮飞轮储能系统的应用特性提出了一种轴式永磁同步电机方案,从电磁、结构和控制等方面进行综合分析与设计;在此基础上,为了适应高速稳定运行、高功率放电对高速电机提出的新要求,从转子的结构强度、电机损耗、运行区间的效率、转矩波动等方面出发对电机的设计参数进行优化分析。结果表明:优化后的电机结构强度高,能够满足储能飞轮在高转速、高功率连续充放电等工况下的使用要求,15000~30000r/min工作转速范围内电机效率达到90%以上。

摘要： 磁力轴承是一种利用磁力(永磁、电磁、超导以及混合磁轴承)将转子悬浮在设定位宣,具有无机械接触、无摩擦、无磨损、免润滑、低噪声、自平衡、长寿命等特点的一种新型高性能轴承,又称为磁轴承、电磁轴承、磁悬浮轴承。磁力轴承足集电磁学、传感技术、电子技术、控制工程、信号处理、材料学、机械学、动力学等为一体的典型机电一体化产品,广泛用于高端制造、绿色能源、流体机械、武器装备等领域,并逐渐成为极端特殊环境下首选的轴承类型。

摘要： 本文基于经典振动理论，结合磁悬浮轴承独有的刚度和阻尼可调特性，提出了一种基于控制参数切换的磁悬浮轴承隔振技术。

摘要： 分数阶控制器相比于常规PID控制器,增加了积分算子阶次和微分算子阶次两个参数,通过选取合适的阶次参数,可以改变控制器频率特性的不同频段,获得更优的动态性能和鲁棒性.为了研究和验证分数阶PID控制的控制效果,本文将该算法运用于主动磁悬浮轴承系统中,进行了基于分数阶PID的主动磁悬浮轴承控制系统的研究分析.文章仿真分析了PID和分数阶PID控制下系统的阶跃响应以及抗干扰性能,论证了分数阶PID控制器的鲁棒性.在三支承磁悬浮转系试验台高速运转实验中与PID控制器控制下的实验效果进行对比.结果表明:在一弯固有频率附近,使用分数阶PID控制相较于常规PID控制,在两端支承处的转子轴心最大振幅分别下降了20％和48.9％,验证了分数阶PID比传统PID具有更好的控制效果.

摘要： 研究了临界转速附近的主动磁悬浮轴承转子系统的控制问题.建立磁悬浮轴承转子系统的数学模型,通过梯度下降法实时辨识系统的特征参量,设计了基于特征模型的全系数自适应控制器,利用MATLAB软件对系统进行了仿真分析,并通过系高速旋转试验进行验证.结果表明在基于特征模型的全系数自适应控制器控制下,系统能稳定悬浮,并平稳越过前二阶弯曲临界转速,具有较强的稳定性与鲁棒性.

摘要： 为进一步降低轴流式磁悬浮血泵支承系统的体积和功耗,使其便于植入体内,本文将一种同极永磁偏置径向磁悬浮轴承应用于轴流式磁悬浮血泵支承系统.采用等效磁路法建立了该轴承数学模型,利用有限元法对其进行磁场数值仿真与分析,讨论了该轴承的磁场分布、支承特性、径向耦合特性及其轴向边缘效应,最后搭建实验平台,进行了实验验证.实验与仿真结果表明:仿真得到的电流刚度、位移刚度和磁场分布与实验测量结果大小相近,趋势相同,均在允许的误差范围内.该轴承解决了传统轴流式血泵机械轴承磨损等问题,并与现有磁悬浮血泵用永磁偏置磁悬浮轴承进行了比较,验证了该轴承的优点.

摘要： 磁悬浮轴承是区别于传统机械轴承的一种新型轴承形式,其结构形式多样,且无统一标准,在众多工业领域中的应用日渐广泛,通过合理的结构设计使轴承具有更优越的性能,具有重要的现实意义,本文结合解析算法和有限元参数化建模对8极径向磁悬浮轴承以及单环轴向磁悬浮轴承的结构进行了优化,并得出相应的结论.

摘要： 随着磁轴承的发展及其在工业中的应用,对磁轴承转速的需求也越来越高,这给设计带来了新的难题和挑战.首先,具有高速刚性转子的电机要求轴承的轴向长度最小化以增加临界速度,且要求推力盘外径最小化以减少空气摩擦损失.另外,高速下涡流对磁轴承的动态特性的影响显著,必须进行分析.因此本文提出了一种适用与高速刚性转子的三自由度磁轴承结构,建立了计及涡流效应和漏磁效应的动态模型,并在此基础上提出了相应的最优化设计方法.最后实验结果表明,所提出的磁轴承结构和优化方法在高速电机中的应用是可行且有效的.

摘要： 设计冗余结构是提高磁悬浮支承可靠性的一种切实有效的方法,其要求控制系统设计具备容错性,能快速有效的检测并表达故障特征,并能针对故障容错控制,而继续提供有效电磁支承特性.考虑到多自由度磁悬浮支承系统的故障诊断与实时控制需求,本文提出了一种基于异构的双核处理器ARM+DSP架构,来应对并行执行的实时控制和故障诊断任务的需求.硬件配置上以DSP作为执行多个环路的故障监测;而ARM作为主控制器执行转子位置控制算法,并根据从控制器的故障重构控制器而实现容错;软件结构上提出了基于双核处理器的信息交互、任务分配与执行的设计方法.根据实时控制和故障诊断任务的性能需求,采用了异构处理间的共享内存与中断控制来实现故障诊断与实时控制软件间的数据交互,利用SYSLINK通讯组件建立双核间的高速高实时性网络,设计了双向中断来协调控制与监控代码间的执行时序.实验表明了本文所提出架构的有效性.

摘要： 在磁悬浮轴承中,经常采用转子轴向位移轴向检测的方法,但是不能满足某些空间受限场合的应用要求.针对此问题,本研究对利用径向安装传感器检测转子轴向位移的方法进行了试验研究,表明此方法是可行的.

摘要： 应用于航空发动机中的磁悬浮双转子系统能够有效增加发动机的推重比,为大幅提高发动机的整机性能提供了可能性.设计了一种磁悬浮轴承支承的双转子系统结构,采用ANSYS分别建立内外转子及双转子系统的3D模型,并将磁悬浮轴承模化为弹簧支承,在完全弹性支承的情况下对内外转子及双转子系统进行模态分析,求解前四阶固有频率,获取固有频率随支承刚度变化的规律,并分析内外单转子和双转子系统的振型,为磁悬浮轴承支承的双转子系统的可靠设计提供一些理论依据.

摘要： 设计了转子跌落在保护轴承上的碰撞测量装置,对不同初始转速下转子跌落在保护轴承上的碰撞力进行了试验研究,得到了转子跌落后支撑环的振动加速度信号和转子轴心轨迹.试验结果表明:初始转速越高,转子跌落后保护轴承受到的振动冲击越大,越容易出现涡动现象.转子跌落后0.1s范围内,保护轴承受到的振动和冲击达到最大值.

摘要： 本发明公开了一种磁悬浮支撑系统与磁悬浮轴承、复式磁悬浮轴承、磁力定心轴承及转子偏磁减重力装置。所述磁悬浮支撑系统是将具有径向气隙的电机(9)设置在水平转子(19)的中间部位上，然后，把具有径向气隙的相斥型径向磁悬浮轴承(7，12)和具有凸凹形定、转子磁极的相斥型轴向磁悬浮轴承(6，13)以及具有径向气隙的吸引型轴向磁悬浮轴承(8，11)和具有轴向气隙的吸引型径向磁悬浮轴承(5，14)与转子偏磁减重装置对称地分布在电机(9)两侧的转子轴杆(19)而成。并采用现有技术的差动模糊控制方法实现可靠运行。

摘要： 本发明公开了一种磁悬浮轴承的控制装置、方法和磁悬浮轴承系统，该装置包括：位移采样单元，采样轴承转子所在位置，记为当前位置；控制单元，在接收到控制轴承转子的指令的情况下，根据当前位置，调节轴承线圈的电流，以使轴承转子的位移按设定变化方式变化；其中，控制指令，包括：起浮指令或停浮指令；在控制指令为起浮指令的情况下，先按第一变化率增大，再按第二变化率增大；在控制指令为停浮指令的情况下，先按第三变化率减小，再按第四变化率减小。该方案，通过在磁悬浮轴承的起停浮过程中，在起浮时减小甚至避免轴承线圈出现尖峰电流，和/或在磁悬浮轴承停浮时减小甚至消除轴承转子落轴的冲击力，能够保证甚至提升磁悬浮轴承的整体性能。

摘要： 本发明涉及轴承技术领域，公开了一种复合磁悬浮轴承及磁悬浮轴承系统。本发明提供的复合磁悬浮轴承，通过一个永磁环实现以最小的铁磁路径对轴向和径向提供能量，实现径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承的复合，缩短了复合磁悬浮轴承的轴向长度，降低了成本，有利于提升转子的动力特性，而且消除了产生偏置磁场的电功率损耗，降低了轴承的发热量，消耗功率小，简化了复合磁悬浮轴承的控制系统。

摘要： 本发明涉及一种磁悬浮轴承定子、磁悬浮轴承和压缩机，磁悬浮轴承定子包括：定子铁芯(4)；定子线圈(5)，绕设在所述定子铁芯(4)上；壳体(2)，套设在所述定子铁芯(4)外，并与所述定子铁芯(4)间隙配合或过渡配合；以及灌封部件(3)，填充在所述壳体(2)和所述定子铁芯(4)之间。应用本发明的技术方案，定子铁芯与壳体间隙配合或过渡配合，改善了相关技术中存在的将定子铁芯热套到壳体内存在的加工精度不高的问题。

摘要： 本发明提供一种磁悬浮轴承径向定子、磁悬浮轴承、安装方法及电机。磁悬浮轴承径向定子，包括定子铁芯，包括定子外圈，所述定子外圈的内周壁设置有M个磁极，所述M个磁极沿所述定子外圈的内周壁周向均匀分布；其中，所述M个磁极包括沿所述定子外圈的内周壁周向设置的M1个磁极和沿所述定子外圈的的内周壁周向设置的M2个磁极；M≥2,M1≥1，M2≥1；所述M1个磁极和所述M2个磁极分设在所述定子外圈的径向两侧；所述M1个磁极中的每一个磁极均设置有第一绕组；所述M2个磁极中的每一个磁极均设置有第二绕组；所述第一绕组线圈匝数N1大于或小于所述第二绕组的线圈匝数N2。本发明可以降低部分绕组电感值，提高了线圈的响应速度，降低部分绕组电阻值，减少发热量。

摘要： 本发明提供了一种磁悬浮轴承控制系统及磁悬浮轴承，涉及磁悬浮的技术领域，包括：处理器、同步信号发生模块、位移信号转换电路、后处理电路、A/D转换模块、脉宽调制模块、分频电路、同步模块和功率放大器，在上述各个元器件的共同作用下，通过同步模块发送的同步信号使A/D转换模块和所述功率放大器实现同步，有效避开功率放大器中的器件开关引起的冲击电流和冲击电压干扰，进而可以增大系统响应带宽，提高响应速度，有效地解决了信噪比和动态响应性能的矛盾。

摘要： 本发明公开了一种磁悬浮轴承的控制方法、磁悬浮轴承以及磁悬浮轴承系统。该方法包括：根据线圈失效故障信号确定磁悬浮轴承中存在第一部分轴承线圈，其中，第一部分轴承线圈为已失效的轴承线圈；基于第一部分轴承线圈所在磁路进行失效故障处理。本发明解决了相关技术中由于部分轴承定子线圈失效，导致转子无法稳定悬浮并在运转时跌落下来，因此对磁悬浮轴承系统造成损坏的技术问题。

摘要： 本发明公开了一种磁悬浮支撑系统与磁悬浮轴承、复式磁悬浮轴承、磁力定心轴承及转子偏磁减重力装置。所述磁悬浮支撑系统是将具有径向气隙的电机(9)设置在水平转子(19)的中间部位上，然后，把具有径向气隙的相斥型径向磁悬浮轴承(7，12)和具有凸凹形定、转子磁极的相斥型轴向磁悬浮轴承(6，13)以及具有径向气隙的吸引型轴向磁悬浮轴承(8，11)和具有轴向气隙的吸引型径向磁悬浮轴承(5，14)与转子偏磁减重装置对称地分布在电机(9)两侧的转子轴杆(19)而成。并采用现有技术的差动模糊控制方法实现可靠运行。

摘要： 本发明公开了一种磁悬浮轴承控制装置、方法和磁悬浮轴承系统，该装置包括：N个自由度的控制模块，N为正整数；每个自由度的控制模块，包括：第一绕组，第二绕组，以及单自由度的磁悬浮功率放大器；单自由度的磁悬浮功率放大器，包括：第一开关管至第四开关管，以及第一单向管和第二单向管；在一个自由度中，第一绕组和第二绕组，形成单自由度的两个差动控制绕组；第一开关管至第四开关管、以及第一单向管和第二单向管，能够差动控制第一绕组和第二绕组；其中，第一绕组和第二绕组，能够共用第一开关管至第四开关管中的两个开关管。该方案，通过在电磁轴承差动控制模式中，线圈绕组所需可控开关管和单向导通管减少，以节省成本和减小占用空间。

摘要： 本发明公开了一种磁悬浮轴承的控制装置、方法和磁悬浮轴承系统，该装置包括：位移采样单元，采样轴承转子所在位置，记为当前位置；控制单元，在接收到控制轴承转子的指令的情况下，根据当前位置，调节轴承线圈的电流，以使轴承转子的位移按设定变化方式变化；其中，控制指令，包括：起浮指令或停浮指令；在控制指令为起浮指令的情况下，先按第一变化率增大，再按第二变化率增大；在控制指令为停浮指令的情况下，先按第三变化率减小，再按第四变化率减小。该方案，通过在磁悬浮轴承的起停浮过程中，在起浮时减小甚至避免轴承线圈出现尖峰电流，和/或在磁悬浮轴承停浮时减小甚至消除轴承转子落轴的冲击力，能够保证甚至提升磁悬浮轴承的整体性能。