一种E型电磁轴承系统的研究与试制

论文摘要

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。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 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 国内外研究概况
• 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 型电磁轴承系统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 型电磁轴承系统检测装置设计
• 4.2.1 间隙检测原理
• 4.2.2 气隙检测传感器设计
• 4.3 E 型电磁轴承系统驱动装置设计
• 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
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 附录
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢