磁悬浮电主轴系统动态分析及振动控制技术综述_乔晓利

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磁悬浮轴承的性能分析与实验研究

磁悬浮轴承的性能分析与实验研究磁悬浮轴承是一种利用磁力将旋转机械设备浮起并保持稳定运行的轴承系统。

相较于传统的机械轴承，磁悬浮轴承具有更低的摩擦和磨损、更高的转速、更小的振动和噪音、以及更高的可靠性和寿命。

因此，磁悬浮轴承在航空、能源、高速列车等领域具有广泛的应用前景。

磁悬浮轴承的性能分析是研究和开发磁悬浮轴承技术的重要环节。

为了提高磁悬浮轴承的性能，研究人员需要详细分析其各项参数的影响以及相互之间的关系。

这包括磁力的大小和方向、悬浮稳定性、动力性能等。

通过对磁悬浮轴承的性能分析，可以优化设计、改进控制策略，使其更好地适应实际工作需要。

要进行磁悬浮轴承性能分析，首先需要建立数学模型。

这个模型将考虑轴承的工作原理、磁力场分布、力学特性等因素，以便对磁悬浮轴承的性能进行定量描述。

然后，通过仿真软件或实验装置对模型进行测试和验证。

模型测试的结果将显示磁悬浮轴承的性能指标，如轴向力、径向力、刚度、阻尼等。

进一步分析这些指标的变化规律，可以得到磁悬浮轴承在不同工况下的工作性能。

在性能分析的基础上，磁悬浮轴承的实验研究也是不可或缺的。

通过实验可以验证模型的准确性，并获取更真实的性能数据。

例如，在振动控制方面，可以通过实验来确定合适的振动传感器和控制器，以实现对磁悬浮轴承的精确控制。

同时，实验也可以测试磁悬浮轴承的寿命和可靠性，以及与其他部件的兼容性等。

磁悬浮轴承的性能分析与实验研究不仅仅是一种技术研发工作，更是一种科学探索。

例如，研究人员可以通过对磁悬浮轴承材料的物理性质和结构的研究，探索新的材料和制造工艺，以提高磁悬浮轴承的性能。

此外，还可以通过对磁悬浮轴承的动力学特性的研究，解决轴承在高速运动时的失稳问题，以实现更高的转速和更好的稳定性。

总之，磁悬浮轴承的性能分析与实验研究对于磁悬浮轴承技术的发展和应用至关重要。

通过准确分析各项参数和模型的验证，可以优化设计和控制策略，提高磁悬浮轴承的性能。

同时，通过实验研究，可以验证模型的准确性，获取更真实的性能数据，并解决实际工程应用中的问题。

磁悬浮轴承-转子系统的理论与试验模态分析

磁悬浮轴承-转子系统的理论与试验模态分析磁悬浮轴承是一种利用磁场悬浮和控制转子运动的先进轴承技术。

它具有无接触、无摩擦、无磨损、低振动、低噪音、高精度、高速度等优点，被广泛应用于高速、精密、超高速旋转机械设备中，如风力发电机组、离心压缩机、离心泵等。

磁悬浮轴承的关键部件是磁轴承和控制器。

在磁悬浮轴承的转子系统中，振动问题是一个重要的研究课题。

振动会影响磁悬浮轴承的稳定性和性能，甚至引起系统故障，因此对磁悬浮轴承-转子系统进行理论与试验模态分析，对于优化设计和提高系统性能具有重要意义。

磁悬浮轴承-转子系统的理论模态分析是通过计算和仿真分析系统的固有频率、振型和模态阻尼等参数，来了解系统结构的振动特性。

而试验模态分析则是通过实验测试和数据处理方法来获取系统的振动响应，并进一步识别系统的振动模态。

综合理论和试验模态分析可以全面了解磁悬浮轴承-转子系统的振动特性，为系统设计优化和性能改进提供有效的依据。

磁悬浮轴承-转子系统的理论模态分析可以采用有限元分析方法。

有限元分析是一种通过离散化系统结构并建立数学模型，通过数值计算方法求解系统的振动特性的工程分析方法。

通过有限元分析可以计算系统的固有频率、振型和模态阻尼等参数，为系统的动态特性提供定量的分析结果。

通过对磁悬浮轴承-转子系统进行有限元分析，可以全面了解系统的动态响应特性，并为系统的振动控制和优化设计提供理论依据。

在进行磁悬浮轴承-转子系统的理论模态分析时，需要建立系统的有限元模型。

首先需要对系统的结构进行几何建模，并对系统的材料特性、约束条件和加载条件进行设定。

然后需要对系统的有限元网格进行划分，并建立系统的质点、弹簧、阻尼和集中质量等动力学模型。

接下来通过有限元软件进行系统的振动分析，计算系统的固有频率、振型和模态阻尼等参数，得到系统的模态分析结果。

另外，磁悬浮轴承-转子系统的试验模态分析通常采用模态测试方法。

在进行模态测试时，通常需要采用加速度传感器、振动传感器和激励器等设备来对系统进行激励和响应测试。

主动磁悬浮支承铣削电主轴系统结构及其动力学特性分析_图文_百(精)

上海大学硕士学位论文主动磁悬浮支承铣削电主轴系统结构及其动力学特性分析姓名：杨新洲申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：张钢;汪希平20040201圭塑查兰堡主兰焦堡苎————』！—墨摘要＋磁悬浮电主轴与一般主轴相比，由于其转子与定子之间不存在机械接触，转子可以达到很高的转速，几乎没有磨损，寿命长、能耗低、噪音小，无需润滑，具有明显的优越性，是目前的一个研究热点。

本文以一磁悬浮铣削电主轴为研究对象，提出系统方案，并重点分析其动力学性能，为实际应用提供理论依据。

本文提出了采用包括主动磁悬浮轴承、内装式高速电机、水冷却装置、ＨＳＫ刀柄接口和辅助支承等在内的磁悬浮铣削电主轴设计方案，重点分析了径向和推力磁轴承以及转轴的结构设计问题，给出了其设计方法和要点，并给出了系统中转轴、高速电机和磁轴承等的设计参数。

在分析了磁轴承刚度阻尼特性的基础上，分别建立了磁轴承一刚性和柔性转子系统的数学模型，并在三类不同的控制参数下进行了动力学性能计算分析。

通过计算结果的分析可以看出：在转予跨越多阶临界转速的情况下，本刚性转予模型计算结果相对柔性转子模型计算误差不大，在低转速范围内刚性模型对于计算低阶临界转速具有一定的适用性，但由于变量限制计算所得临界转速阶数有限，在这种情况下不适宜用刚性转子模型来计算其动力学性能；该系统的第五、六阶临界转速主要受转子影响，而除此以外的低阶和部分高阶临界转速则主要由控制器输出的刚度特性决定；通过改变磁轴承结构和控制器参数来改变这些临界转速的大小，从而可以改善系统的动力学性能，实现在工作转速下具有较高的动态回转精度。

该磁轴承转子系统在低频段的振动模态为刚性摆动，而在高频段为弯曲振动模态。

磁轴承转子系统的振动模态分析可以为传感器的安装位置和控制器的参数设计提供理论依据。

研究了磁轴承ＰＷＭ调制开关功放，针对以往ＰＷＭ调制开关功放的不足，对电路中的三角波电路和比较电路等作了改进，提高了系统的可靠性和输出精度：设计了反馈支路补偿环节，提高了功放的带宽，为转子在工作转速下的稳定运转提供了保障。

一类磁悬浮轴承系统分析与定位控制_乔宝榆

理想工作状况下，转子主轴应保持竖直状态，即 α = β = 0 。然而，在实际工作状况中，由于各种原因导致的扰动将会导致转子主轴偏离竖直方向。此时，转子受到的重力作用将显现出来。由于转子自身绕其主轴以 ω0 旋转，因为陀螺效应，转子虽然受到重力作用，但并不向重力方向倒下，而是以 O Z 轴沿着重力矩方向转动。设转子轴点为中心绕 O对称，即其转动惯量 J x = J y ，可得到其动力学方程
1012 收稿日期： 2013基金项目：国家自然科学基金: 高温超导旋转磁场电动式磁悬浮系统( 51077003 ) 作者简介：乔宝榆( 1989 ) ，男，硕士研究生，研究方向为磁悬浮电机及其控制。范瑜( 1954 ) ，男，教授，博士生导师，研究方向为磁悬浮技术与特种电机。刘思嘉( 1986 ) ，男，博士研究生，研究方向为特种电机及其控制。
作用的情况下，系统极点均位于虚轴上。因此，系统处于临界平衡状态。当系统因各种原因偏离平衡点时，将会围绕平衡点进动。而在系统实际运行时，要求转子主轴逐渐向 Z 轴方向靠拢，并且由于系统运行条件的限制，在过渡过程中，两角度 α 与 β 均不能有相对零值有较大偏离。另外， α 或 β 出现相对零值的较大偏差将不满足小角度条件，力矩方程（ 2 ）将不再成立。同时，由于该系统是一个四阶系统，动态性能与系统参数（或系统矩阵）之间并无现成的定量关系。应用状态反馈对系统极点进行配置，多次仿真结果表明，按照主导极点法则设计的状态反馈控制方案虽然在响应波形的衰减速率上能够满足预定指标，但在过渡过程中，两轴偏角将 α 和 β 会出现较大的偏角（一般为几十度），这无法满足控制要求。分析其原因，可能是由于在高阶系统中，系统的动态性能同时受到系统极点和零点分布的影响。其中，响应衰减速率主要由极点分布决定，而响应的具体波形则由极点和零点共同决定。应用状态反馈对系统进行极点配置，一般无法改变系统零点分布。因此，状态反馈对系统进行极点配置的设计方法无法得到有效的控制律。 2. 2 基于位移交叉反馈的系统控制思路基于状态反馈的极点配置方法虽然能够满足响应速度的要求，但运行过程将会出现很大的超调，而这种状态恰恰是系统运行时所必须避免的。因此应当从其他方面入手设计控制系统。考虑到系统的运行时始终围绕主轴自转，相当于陀螺，从陀螺效应的角度对系统进行定性分析：当陀螺主轴在 X 轴正方向产生一定的角位移（即 β ≠ 0 ，如图 1 所示）时，陀螺受到的重力矩将指向 Y 轴正方向，陀螺主轴将以支点 O 为中心向 Y 轴正方向转动；反之，若陀螺主轴在 Y 轴正方向产生一定的角位移（即 α ≠0 ，如图 1 所示），陀螺受到的重力矩将指向 X 轴负方向，陀螺主轴将以支点 O 为中心向 X 轴负方向转动。两个运动相合成，使得陀螺主轴的视运动为以 O 点为中心绕 OZ 轴进动。要抑制进动，可以采用位移交叉反馈的方法，即引入如下的控制力矩：

磁悬浮轴承的动态性能分析

磁悬浮轴承的动态性能分析【引言】磁悬浮轴承作为一种先进的轴承技术，在现代工业领域得到了广泛应用。

与传统的机械轴承相比，磁悬浮轴承具有摩擦小、无磨损、无润滑剂等优点，能够满足高速旋转设备的需求。

本文将从静态特性和动态特性两个方面对磁悬浮轴承的动态性能进行深入分析。

【静态特性】磁悬浮轴承的静态特性主要包括负载容量、刚度和失稳特性等。

首先是负载容量，磁悬浮轴承的负载容量主要取决于所采用的磁力系统的设计。

在磁悬浮轴承中，一般采用电磁力或永磁力来提供对轴承受力的支撑。

当负载力作用在轴向上时，磁悬浮轴承的负载能力通常较差。

此时，可以采用双向永磁力或电磁力来解决该问题。

其次是刚度，磁悬浮轴承的刚度表征了轴承对力的抵抗能力。

提高刚度能够有效降低系统的振动，从而提高设备的精度和稳定性。

最后是失稳特性，磁悬浮轴承在工作过程中可能会出现失稳现象，即轴线出现了一种类似于振动的运动。

为了解决这一问题，可以通过优化轴承的结构设计、增加控制参数来提高轴承的稳定性。

【动态特性】磁悬浮轴承的动态特性主要包括振动响应和控制性能。

首先是振动响应，振动是磁悬浮轴承所面临的一个重要问题。

在高速旋转设备中，振动会导致系统失衡、噪音增加、寿命缩短等问题。

因此，研究轴承的振动响应以及振动控制技术对于提高磁悬浮轴承的动态性能至关重要。

其次是控制性能，磁悬浮轴承的控制性能取决于控制系统的设计与实现。

优秀的控制系统能够实现对轴承的精确控制，降低系统振动和噪音，提高设备的稳定性和精度。

【动态性能分析】在磁悬浮轴承的动态性能分析中，常用的方法包括模态分析、频率响应分析和非线性动力学分析。

模态分析主要通过求解系统的特征值和特征向量来研究系统的固有振动频率和振型，从而判断系统是否存在共振现象。

频率响应分析是指在外界激励作用下系统的动态响应过程。

通过研究系统的频率响应曲线，可以得到系统的振幅、相位和幅频特性等信息，进一步优化系统的动态性能。

非线性动力学分析主要用于研究磁悬浮轴承系统在大振幅运动情况下的动态特性。

磁悬浮轴承系统的最优控制分析

磁悬浮轴承系统的最优控制分析
最优控制理论研究的主要对象是线性系统，性能指标是关于状态向量和控制向量的⼆次型函数，因此它⼜被称为线性⼆次型问题。

线性⼆次型问题在现代控制理论中占有重要位置，轴承知识它能够避开求解最优控制问题时经常遇到的⾮线性边界条件问题，容易得到闭合形式的解析解，⽽且得出的最优控制解是状态向量的线性函数，可以利⽤反馈⽅法来构成闭环控制，在⼯程上也容易实现。

很多控制问题可以作为线性⼆次型问题求解，尤其对于需要综合考虑各种设计参数的关系时,⼀级建造师报名，线性⼆次型问题可以把⼀些相互⽭盾的系统特性要求统⼀在⼀个性能指标中，求得系统的总体最优解。

当把磁悬浮轴承系统简化看成线性系统时，可以取其状态向量和控制向量的⼆次型函数的积分作为性能指标函数，由此设计出的反馈控制则称为线性⼆次型最优控制器(LQR)。

根据磁悬浮轴承系统在⼯作点处线性化后的状态⽅程其中，其中q;、qZ分别为⽓隙误差和误差变化率相关的系数，其值为常数。

磁悬浮主轴实验报告

磁悬浮主轴实验报告实验报告：磁悬浮主轴一、实验目的：1. 了解磁悬浮主轴的原理和结构；2. 学习磁悬浮主轴的工作方式和性能；3. 探究磁悬浮主轴在加工中的应用。

二、实验原理：磁悬浮主轴是一种应用磁力悬浮技术实现的主轴，主要由永磁体和电磁体组成。

永磁体和电磁体之间通过磁力作用实现轴的悬浮，使得主轴可以在不接触其他物体的情况下高速旋转。

三、实验步骤：1. 检查磁悬浮主轴的组装情况，确保各部件安装正确；2. 将磁悬浮主轴连接到电源和控制系统，确保供电正常；3. 对磁悬浮主轴进行初次测试，观察轴的悬浮情况和运行状态；4. 调整控制系统参数，尝试不同的工作模式和转速；5. 将磁悬浮主轴与其他设备连接，进行实际加工试验；6. 分析实验结果，总结磁悬浮主轴的性能和应用范围。

四、实验数据与结果：通过实验，我们观察到磁悬浮主轴可以在高速运转时保持稳定的悬浮状态，无需任何物体支撑。

在不同转速和工作模式下，主轴的悬浮高度和刚度可以通过调整控制系统参数来改变。

实验中，我们成功将磁悬浮主轴与其他设备连接，进行了加工试验，发现主轴具有较高的加工精度和稳定性。

同时，磁悬浮主轴还可以实现快速的启停，减少了加工时间。

五、实验分析：磁悬浮主轴的优势在于可以实现非接触式旋转和快速的启停，有效地降低了设备磨损和能耗。

同时，磁悬浮主轴的稳定性和加工精度也大大提高了生产效率。

然而，磁悬浮主轴的制造和维护成本较高，需要较高的技术水平和设备精度。

六、实验总结：通过本次实验，我们了解了磁悬浮主轴的原理和结构，并通过实验验证了其工作方式和性能。

磁悬浮主轴的成功应用在机械加工领域，极大地提高了加工效率和产品质量。

然而，磁悬浮主轴的制造和维护成本仍然是一个挑战，需要进一步的研究和改进。

希望通过本次实验的学习，能够对磁悬浮主轴的应用和发展有更深入的了解。

主动磁悬浮轴承系统拍振现象分析

第47卷第13期2011年7月机械工程学报JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERINGVol.47 No.13Jul. 2011DOI:10.3901/JME.2011.13.104主动磁悬浮轴承系统拍振现象分析*高辉徐龙祥(南京航空航天大学机电学院南京 210016摘要:振动分析是研究主动磁悬浮轴承(Active magnetic bearings, AMB系统的一个重要部分,但是目前结合控制器以及动态不平衡响应建立的系统数学模型相对较少。

通过对高速主动磁悬浮轴承转子系统受力分析,参考所使用的不完全微分PID 控制器的频率特性对AMB广义动刚度的影响以及对转子动态不平衡激励响应的影响,建立径向子系统的力学振动方程。

通过此振动方程的解,得出AMB系统存在的振动形式。

一种是由于系统固有频率存在而产生的自由振动,另一种是由于不平衡响应存在而产生的简谐振动,并解释当两种振动频率相近时系统所产生的拍振现象。

通过调节控制电流主动控制作用,可以改变磁悬浮轴承广义动刚度,进而改变系统固有频率,最终起到减弱拍振现象作用。

仿真和试验能够验证拍振现象以及改变主动控制作用后的减振效果。

此力学模型可为AMB系统不平衡振动补偿算法研究提供仿真平台。

关键词:主动磁悬浮轴承电磁力线性化动态不平衡响应转子动力学广义动刚度拍振中图分类号:TH133 TH113Analysis of Beat Vibration for Active Magnetic Bearing SystemGAO Hui XU Longxiang(College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronauticsand Astronautics, Nanjing 210016Abstract:Vibration analysis plays an important role in the research of active magnetic bearing(AMB system. However, the established system mathematical models which combine the controller with the dynamic response are relatively few. The vibration equations of radial AMB subsystems are built on the basis of the stress analysis of high speed rotor system, referring the influences of the frequency characteristics of adopted incomplete differential PID controller on the generalized magnetic bearing dynamic stiffness and rotor dynamic unbalance response. The vibration modes existing in AMB system can be obtained by solving the vibration equations. One is free vibration because of the inherent frequency, and the other is harmonic vibration due to unbalanced excitation response. And the produced beat vibration phenomenon is explained when the two kinds of vibration frequency are similar. Through adjusting the control current, the generalized dynamic stiffness of magnetic bearings and as well as the inherent frequency of the system can be changed, thus resulting in the weakening of beat vibration. Simulation and experimental results can verify the "beat vibration" phenomenon and the damping effect after changing the active control. The mechanical model can provide the simulation platform for the research of vibration compensation algorithm of AMB system.Key words:Active magnetic bearing Linear electromagnetic force Dynamic unbalance response Rotor dynamics Generalized dynamic stiffness Beat vibration0 前言主动磁悬浮轴承(Active magnetic bearings, AMB系统由于具有无机械接触、无摩擦磨损、无∗航空科学基金(2008ZB52018、国家自然科学基金(51075200和国家高技术研究发展计划(863计划,2006AA05Z205资助项目。

用于数控机床的磁悬浮支承系统及其控制技术的开题报告

用于数控机床的磁悬浮支承系统及其控制技术的开题报告1.项目背景随着现代机械加工技术的不断发展和数控技术的快速进步，磁悬浮支承系统已经成为高精度数控机床的关键组成部分。

磁悬浮支承系统能够消除轴承摩擦及磨损对机床精度带来的影响，提高机床加工精度，但其系统结构复杂，控制难度较大。

本项目旨在设计一种适用于高精度数控机床的磁悬浮支承系统，并结合控制技术实现对系统的稳定控制和精度控制，提高机床的加工精度和稳定性。

2.研究内容本项目的研究内容包括：（1）磁悬浮支承系统的设计：设计磁悬浮支承系统的结构，选择材料和包括悬浮电机、磁载体、控制传感器等在内的各类元件。

（2）控制方案的设计：基于PID控制算法设计磁悬浮支承系统的控制方案，建立系统的数学模型，实现对转子定位的控制。

（3）硬件电路的设计：设计磁悬浮支承系统的硬件电路，包括保护电路、功率放大器等等。

（4）软件程序的编写：编写控制程序，实现对磁悬浮支承系统的实时控制和监测。

3.研究意义磁悬浮支承系统在数控机床等领域的应用已经成为大势所趋。

本项目旨在设计一种高精度、稳定性能优异的磁悬浮支承系统，并通过编写控制程序实现对其的控制，具有以下意义：（1）提高数控机床的加工精度：有效消除轴承的摩擦及磨损对加工精度的影响，提高机床加工精度。

（2）提高机床的稳定性：磁悬浮支承系统能够稳定地支撑转子的运动，避免机械振动带来的不利影响。

（3）探索磁悬浮支承系统在高精度机床上的应用：磁悬浮支承系统在高精度机床上的应用仍处于起步阶段，本项目能够进一步探索其应用潜力。

4.研究方法本项目的研究方法包括：（1）文献调研：通过查找国内外学术期刊和专利文献，了解磁悬浮支承系统的相关研究现状、发展趋势和技术路线。

（2）仿真模拟：通过建立磁悬浮支承系统的模型，模拟系统运动，验证设计方案的可行性和效果。

（3）实验验证：搭建实验平台，利用实验数据对仿真结果进行验证，进一步优化磁悬浮支承系统的控制方案。

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ｓｓｔｅｍｄｎａｍｉｃｓａｎｅｔｉｃｓｕｓｅｎｓｉｏｎｍｏｔｏｒｉｚｅｄｓｉｎｄｌｅｕｔｔｉｎＭｃ－ｙｙｇｐｐｇａｎａｌｓｉｓａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｒｅｖｉｅｗｙ
４／／际机床展览会议上，该公司第一次推出了转速高达３．ｒｍ５×１０ｉｎ的Ｂ２０５００磁悬浮主轴系统并进行了钻４／削和铣削演示；随后该公司又成功研发了转速高达１．目前，ｒｍ８×１０ｉｎ的磨床主轴系统并投入工业应用；６／数百套磁悬浮轴承用于各类机床。日本在１该公司已研发出３ｒ０多个品种、９９０年研制出转速为１．８×１０
第３７卷第５期２０１６年１０月
河北科技大学学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｙｇｙ
ｏｌ．３７，Ｎｏ．５Ｖｃｔ．２０１６Ｏ
；；修回日期：责任编辑：王海云１００３０１５１５０１６３１２２收稿日期：－－－－）；）浙江省自然科学基金（基金项目：国家自然科学基金（Ｙ１４Ｅ０５０００４Ｌ５１５０５２９６，作者简介：女，河南洛阳人，乔晓利（副教授，博士，主要从事切削动态及振动控制方面的研究。９７５—）１：ａｉｌｉａｏｘｉａｏｌｉ１６８＠１６３．ｃｏｍＥ－ｍｑ（）：］磁悬浮电主轴系统动态分析及振动控制技术综述［河北科技大学学报，乔晓利．０１６，３７５４１４８．４Ｊ．２４－］ＱＩＡＯＸｉａｏｌｉ．Ｍａｎｅｔｉｃｓｕｓｅｎｓｉｏｎｍｏｔｏｒｉｚｅｄｓｉｎｄｌｅｕｔｔｉｎｓｓｔｅｍｄｎａｍｉｃｓａｎａｌｓｉｓａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｒｅｖｉｅｗ［Ｊ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｂｅｉｃ－ｇｐｐｇｙｙｙ，，（）：ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏ２０１６３７５４１４８．４４－ｙｇｙ
：Ａｂｓｔｒａｃｔｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｏｆｈｉｈｈｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈｉｈｅｄｓｉｎｄｌｅｄｉｒｅｃｔｌｎｄｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ．ＴｈｅｃｕｔｔｉｎＴｓｅｅ－－ｐｇｐｇｐｙｇｐ

（）１００００８５４２２０１６０５４４１８１－－－文章编号：：／ｄｏｉ１０．７５３５ｈｂｋｄ．２０１６ｘ０５００３ｙ
：；ｍ；ｍ；；Ｋｅｗｏｒｄｓｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌａｎｅｔｉｃｓｕｓｅｎｓｉｏｎｂｅａｒｉｎｏｔｏｒｉｚｅｄｓｉｎｄｌｅｃｕｔｔｉｎｄｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｇｐｇｐｇｙｙ传统机床已不能满足高速化机械加工的需要，如今机械加工领域对随着数控机床向高速化方向的发展，机床提出了更高的要求：不仅要求转速高、效率高、精度高，还要求可靠性高。为了顺应时代的要求，电主轴应运而生。它是由电动机和机床主轴结合为一体的新型机床主轴技术，靠高频交流电动机驱动，因此也被称））（（。由于在机械加工过程或“ 直接传动主轴” 为“ 高频电主轴 ” ｉｈｆｒｅｕｅｎｃｓｉｎｄｌｅｉｒｅｃｔｄｒｉｖｅｓｉｎｄｌｅｈｄｇｑｙｐｐ
，ｓｓｔｅｍ＇ｓｄｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｅｆｆｅｃｔａｒｅｉｎｓｅａｒａｂｌｅｗｉｔｈｔｈｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｉｎｄｌｅｗｈｉｃｈｉｎｆｌｕｅｎｃｅｙｙｐｐｐ，，ｏｆｔｈｅｗｏｒｋｉｅｃｅａｎｄｔｏｏｌｌｉｆｅｉｎｍａｃｈｉｎｉｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｕａｌｉｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｅａｃｈｏｔｈｅｒｓｎｅｒｉｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔｔｏｅｔｈｅｒｔｈｅｃｕｔｔｉｎｐｇｑｙｙｙｇｇｇ，，ｍｒｏｃｅｓｓ．Ｓｏｔｈｅｒｅｖｉｅｗｓｔａｔｕｓｏｎｍａｎｅｔｉｃｓｕｓｅｎｓｉｏｎｍｏｔｏｒｉｚｅｄｓｉｎｄｌｅａｎｅｔｉｃｓｕｓｅｎｓｉｏｎｂｅａｒｉｎｌｅｘｉｂｌｅｒｏｔｏｒｓｓｔｅｍｆ－ｐｇｐｐｇｐｇｙｔｈｅｏｒａｎｄｓｔａｔｕｓｏｆａｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅｍａｎｅｔｉｃｓｕｓｅｎｓｉｏｎｍｏｔｏｒｉｚｅｄｓｉｎｄｌｅｒｏｔｏｒｖｉｂｒａｄｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌｉｎ－ｇｙｇｐｐｙｇｙ，ａｉｏｎａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｎｄｔｈｅｒｏｂｌｅｍｓｗｈｉｃｈｒｅｓｅｎｔｉｎｔｈｅｍａｎｅｔｉｃｓｕｓｅｎｓｉｏｎｆｌｅｘｉｂｌｅｍｏｔｏｒｉｚｅｄｓｉｎｄｌｅｒｏｔｏｒｓｓｔｅｍｓａｒｅｔｐｐｇｐｐｙ，ｒｅｆｉｎｅｄａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆｍａｎｅｔｉｃｌｅｖｉｔａｔｉｏｎｍｏｔｏｒｉｚｅｄｓｉｎｄｌｅａｎｄｔｈｅａｌｉｃａｔｉｏｎｒｏｓｅｃｔｉｓｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ．ｐｇｐｐｐｐｐ
磁悬浮电主轴系统动态分析及振动控制技术综述
２１．绍兴文理学院元培学院，１２０００；２．浙江大学电气工程学院，１００２７）摘要：高速电主轴性能的好坏直接决定着高档机床的发展，而切削系统的动态特性及振动控制效果又与电主轴的性能密不可分，它们互相影响、协同决定着机械加工过程中的切削效率、工件的表面质量以及刀具的使用寿命。为此，对磁悬浮电主轴、磁悬浮轴承－柔性转子系统建模理论和动力学特性及柔性磁悬浮电主轴转子振动主动控制技术的现状进行了评述，指出了目前柔性磁悬浮电主轴切削领域中所存在的问题，并对磁悬浮电主轴研究的发展趋势及应用前景进行了预测。关键词：振动控制；磁悬浮轴承；电主轴；切削；动态特性中图分类号：Ｇ１３０文献标志码：ＴＡ
４４２
河北科技大学学报
２０１６年
中，刀具或者工件直接安装在电主轴的端部，电主轴性能的好坏不仅对工件的加工精度及表面质量产生直接影响，而且对机床的生产率也影响巨大。因此，作为机床关键部件之一的电主轴直接决定着高速机床的整体
］３１－。发展水平［
高速加工技术的不断发展使得传统的机床轴承成为电主轴高速化发展的障碍。传统的滚动轴承和静压轴承所表现出的振动、噪声、发热、污染环境、增加能耗及使用寿命短等诸多问题已不能满足高速化电主轴的要求。磁悬浮轴承的出现为电主轴向大功率、高转速方向发展提供了可能。目前，作为高速电主轴关键技术之一的磁悬浮轴承技术已是国外发达国家研究的重点，有些研究机构已开始研究大功率超高速的电主轴。磁悬浮轴承的完全无机械摩擦、无需润滑、无振动和噪声、温升小等优点使得它已成为高速主轴支撑技术的
］５４－。首选［
１研究现状
１．１磁悬浮电主轴国内外学者在磁悬浮电主轴方面进行了较深入的研究，并取得了一些成果，有些磁悬浮电主轴已投入工在欧洲国业应用。世界上第１台高速磁悬浮电主轴机床在１９７７年由法国的Ｓ２Ｍ公司研制成功；９８１年，１