径向磁力轴承结构设计软件系统的开发

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采用径向和轴向磁力轴承的基于力控制磁悬浮系统[实用新型专利]

专利名称：采用径向和轴向磁力轴承的基于力控制磁悬浮系统专利类型：实用新型专利
发明人：宋方臻,冯会民,吴长忠,宋波,邓良,门秀花
申请号：CN201220213144.1
申请日：20120512
公开号：CN202550931U
公开日：
20121121
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种采用径向和轴向磁力轴承的基于力控制磁悬浮系统，它包括电机、联轴器、测力轴承、两个径向磁力轴承、转子、轴向磁力轴承、电压放大器、控制器和功率放大器；电机通过联轴器与转子一端连接，转子的两端分别设置有测力轴承，述两个径向磁力轴承设置在两个测力轴承之间且分别与之对应，轴向磁力轴承对应设置在两个径向磁力轴承之间；电压放大器的输入端与测力轴承连接，输出端与控制器的输入端连接，控制器的输出端与功率放大器的输入端连接，功率放大器的输出端分别与径向磁力轴承和轴向磁力轴承连接。

本实用新型采用力控制方法代替位移控制方法，实现了转子的准悬浮，减少了电路系统的复杂性，结构简单，操作灵活，实施方便，适宜推广应用。

申请人：济南大学
地址：250022 山东省济南市市中区济微路106号
国籍：CN
代理机构：济南诚智商标专利事务所有限公司
代理人：王汝银
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主动磁力轴承鲁棒控制算法研究及其控制系统的设计的开题报告

主动磁力轴承鲁棒控制算法研究及其控制系统的设计的开题报告一、研究背景：随着现代工业技术的不断发展，磁性悬浮技术在机械制造、精密测量和高速传输等方面得到了广泛的应用。

而磁性悬浮技术的核心部分就是磁力轴承，其作用是通过磁场的作用使受力物体悬浮起来，可以有效的减小摩擦、消除振动和延长使用寿命等。

但磁力轴承系统存在着很多问题，例如：控制精度不够高、鲁棒性差、系统复杂度高等。

因此，如何提高磁力轴承的控制精度和鲁棒性是当前磁力轴承技术研究的重要方向。

二、研究内容：本课题的研究内容主要是针对磁力轴承的控制精度和鲁棒性等问题进行研究，具体包括以下几个方面：1. 磁力轴承的建模与分析首先，需要对磁力轴承的结构特点和工作原理进行深入的了解和分析，建立磁力轴承的数学模型，研究其运动特性和控制特性。

2. 鲁棒控制算法的设计与优化针对磁力轴承系统的鲁棒性问题，设计一种适应工程应用的鲁棒控制算法，并通过仿真实验来优化该算法的性能，提高系统的鲁棒性和抗干扰性能。

3. 控制系统的硬件设计为了验证研究成果的可行性和实用性，需要设计一个能够运行鲁棒控制算法的磁力轴承控制系统，包括模拟电路设计、控制芯片选型以及软件编程等方面。

三、研究意义：1. 提高磁力轴承的控制精度和鲁棒性，有助于进一步应用磁力悬浮技术。

2. 磁力轴承的鲁棒控制算法和控制系统的设计对于磁力悬浮技术的发展和应用具有重要意义。

3. 本研究可为现代工业技术的发展提供一定的帮助和支持。

四、研究方法：1. 综合利用数学、电气、力学等学科的知识，深入探究磁力轴承的结构与工作原理。

2. 借助仿真工具对磁力轴承控制系统进行仿真，优化算法的性能。

3. 设计可运行鲁棒控制算法的磁力轴承控制系统，进行实验验证。

五、预期成果：1. 磁力轴承系统的建模与分析。

2. 针对磁力轴承控制系统的鲁棒控制算法设计和优化。

3. 可运行鲁棒控制算法的磁力轴承控制系统硬件设计及实验验证。

4. 在国内外相关学术期刊、会议上发表相关学术论文。

具有油槽的径向滑动轴承实验台仿真软件的研制的开题报告

具有油槽的径向滑动轴承实验台仿真软件的研制的开题报告一、研究背景和意义径向滑动轴承是机械传动中常用的轴承结构之一，被广泛应用于各种精密机械、汽车、航空航天设备、电力机械等领域。

其基本结构由内外套圈、滚动体、保持架和润滑剂组成，油膜润滑是其核心机理。

油槽则是构成油膜的重要组成部分，对于提高轴承的工作性能和寿命有着重要的作用。

为了研究径向滑动轴承的工作原理和设计优化，需要进行实验研究。

实验台仿真软件则是一种用于模拟和分析轴承滑动状态、润滑状态、磨损等参数的重要工具。

因此，开发一种具有油槽的径向滑动轴承实验台仿真软件，对于提高轴承设计的准确性和效率具有重要的意义。

二、主要研究内容1. 探究径向滑动轴承的基本结构和工作原理，研究油槽的设计原理和影响因素；2. 研究实验台仿真软件的开发技术和方法，包括计算机辅助设计和数值模拟等，调研市场上已有的径向滑动轴承仿真软件；3. 开发具有油槽的径向滑动轴承实验台仿真软件，实现对轴承滑动状态、润滑状态、磨损等参数的模拟和分析，包括绘制轴承的三维图形、输入轴承的参数、计算油膜厚度和稳定性等功能；4. 进行实验验证，通过与已有仿真软件结果的对比，验证该软件的准确性和可靠性。

三、预期研究成果1. 掌握径向滑动轴承的工作原理和油槽的设计方法；2. 提出具有油槽的径向滑动轴承实验台仿真软件的开发技术和方法；3. 研发出具有油槽的径向滑动轴承实验台仿真软件，实现对轴承滑动状态、润滑状态、磨损等参数的模拟和分析；4. 验证该软件的准确性和可靠性，为径向滑动轴承的设计和开发提供参考。

四、研究计划和进度安排时间节点计划内容第1-2个月文献调研和基础理论学习第3-4个月研究径向滑动轴承的设计原理和影响因素第5-6个月研究实验台仿真软件的开发技术和方法，调研市场上已有的径向滑动轴承仿真软件第7-8个月开发具有油槽的径向滑动轴承实验台仿真软件，实现对轴承滑动状态、润滑状态、磨损等参数的模拟和分析第9-10个月进行实验验证，通过与已有仿真软件结果的对比，验证该软件的准确性和可靠性第11-12个月撰写论文并进行答辩五、可能遇到的困难和解决方案1. 数据收集困难：轴承的滑动状态、润滑状态、磨损等参数的实验数据收集困难，可通过仿真软件模拟数据来解决；2. 程序开发难度大：具有油槽的径向滑动轴承实验台仿真软件的开发涉及多个领域的知识，可采用多种技术手段和利用现有的开源库快速构建原型系统；3. 验证过程困难：如何验证仿真软件的准确性和可靠性是研究的难点，可采用对比实验、数值计算、参数调整等方法来验证。

基于ANSYS的径向磁力轴承涡流损耗研究

武汉理工大学硕士学位论文基于ANSYS的径向磁力轴承涡流损耗研究姓名：张斌申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：胡业发20070501以使磁力透过容器壁发生作用而将轴承安排在真空容器外面。

因此，磁力轴承真空泵成为目前磁悬浮技术最大的工业应用领域。

仅日本精工精机公司出口到美国的磁力轴承真空泵价值一年就达数十亿美元。

目前，Ｓ２Ｍ公司生产的磁力轴承和高速电机已经有６０，０００套用于半导体制造业的涡轮分子泵。

图１－２储能飞轮图１－３磁悬浮主轴铣削实验（３）机床中的应用磁力轴承在机床中主要用于超高速铣削、磨削机床。

超高速加工一直是机械切削加工的一个发展方向。

空气轴承因转子和轴承没有机械接触，使主轴获得高的线速度，但其致命的弱点是支承刚度低、阻尼差、承载能力小，不能满足高速机床主轴承载方面的要求。

而磁力轴承允许在更高线速度的情况下，以其高刚度、大负载和良好的减振性弥补了空气轴承的不足。

２００１年６月在法国的ＥＮＩＭ实验室进行了以下试验：在１０ｍ／ｒａｉｎ的走刀速度下将一个直径２５ｍｍ的铣刀直接穿透一块平板金属，切深为２５ｍｍ，如图１．３所示。

这个试验对于机床主轴是极端苛刻的。

在这个试验中Ｓ２Ｍ的磁悬浮主轴没有受到任何损伤，其儿何形状还是完好无缺的而且可以和以往一样立即启动。

Ｓ２Ｍ的这种新产品很适合要求高生产率铝切割的航空制造业的发展需要。

在超高速磨削方面，德国Ｌａｐｐ机床制造厂采用了法国Ｓ２Ｍ公司提供的磁力轴承电主轴Ｂ１５／１０００进行超高速磨削，采用ＣＢＩＵ砂轮，切削速度高达３００ｍ／ｓ，满功率１５ｋｗｔ“。

（４）石油和天然气工业中的应用在石油和天然气工业中需要使用低温透平膨胀机、离心压缩机。

法国Ｓ２Ｍ公司的磁力轴承应用于卡塔尔石化公司的低温透平膨胀机（６４０ｋｗ／２１，０００ｒｐｍ）中，用来生产石油、乙烯等石化产品。

这种透平膨胀机在低温环境（一１３００Ｃ—．１５００Ｃ）下工作，采用磁力轴承不仅充分利用了其高可靠性，更在将显著加大，导致功耗上升，油的粘度下降，无法满足硬盘高速度、高精度的需要。

本科磁力轴承控制系统问题及解决

本科磁力轴承控制系统问题及解决本科磁力轴承控制系统问题及解决方案磁力轴承是一种采用磁力悬浮技术实现轴承支撑的新型轴承，具有无摩擦、高速度、长寿命等优势。

在磁力轴承控制系统中，会遇到一些常见的问题，下面将从稳定控制、力学特性和故障诊断三个方面介绍这些问题，并提出相应的解决方案。

1. 稳定控制问题磁力轴承的稳定控制是实现其正常工作的关键。

包括了磁悬浮控制、磁轴向控制和磁切向控制等方面。

稳定控制问题主要表现为控制系统的设计参数选取不合理、控制策略不当等。

针对这些问题，可以采取以下解决方案：- 优化参数设计：通过对控制系统的参数进行优化设计，可以使系统具有更好的控制性能。

例如，可以采用PID控制器对磁悬浮轴承进行控制，并通过调整PID参数来优化系统的响应速度和稳定性。

- 控制策略优化：针对特定的磁力轴承系统，可以根据其特点和需求进行控制策略的优化。

例如，可以采用自适应控制算法来解决工况变化对系统稳定性的影响。

2. 力学特性问题磁力轴承的力学特性是指其受力、刚度和阻尼等物理特性。

力学特性问题主要表现为系统的力学响应不稳定、刚度不足等。

解决这些问题的方案包括：- 力学模型建立：通过建立磁力轴承的力学模型，可以对系统进行力学分析，并进一步优化控制方案。

例如，可以建立磁悬浮轴承的受力分析模型，研究系统的刚度、阻尼等特性。

- 刚度补偿：针对磁力轴承刚度不足的问题，可以采用刚度补偿方法来提高系统的刚度。

例如，可以通过增加辅助磁场或引入机械弹簧等方式来提高刚度。

3. 故障诊断问题磁力轴承的故障诊断是保证其正常运行的重要环节。

故障诊断问题主要表现为无法准确判断系统的故障类型和位置。

针对这些问题，可以采取以下解决方案：- 传感器监测：通过采用合适的传感器对磁力轴承系统的各个参数进行实时监测，可以获得故障的特征信号。

例如，通过测量轴承位置、电流等参数来判断故障类型。

- 数据处理：对传感器采集到的数据进行合适的处理和分析，可以将故障特征提取出来。

本科磁力轴承控制系统问题及解决

本科磁力轴承控制系统问题及解决一、介绍本文将深入探讨本科磁力轴承控制系统的问题及相应解决方案。

磁力轴承是一种基于磁悬浮技术的非接触式轴承，能够提供稳定的轴向和径向支持力，广泛应用于高速旋转机械领域，如汽车发动机和风力发电机等。

本科磁力轴承控制系统的问题主要包括高成本、复杂的控制算法和故障诊断等方面。

针对这些问题，本文将提供解决方案，以提高本科磁力轴承控制系统的性能和可靠性。

二、问题分析1. 高成本问题由于磁力轴承的制造和控制技术要求较高，导致其制造成本相对较高。

这一问题限制了磁力轴承的广泛应用，特别是在本科教育中的实验设备配置方面。

解决高成本问题的关键在于降低磁力轴承的制造成本。

2. 复杂的控制算法问题磁力轴承的控制算法复杂多样，需要高级控制算法来实现轴承的精确控制，以达到稳定支持力和高速度运转的要求。

这一问题对于本科教育来说，学生难以理解和实现这些复杂的算法。

解决复杂的控制算法问题的关键在于简化算法，降低实现难度。

3. 故障诊断问题磁力轴承的故障诊断是保证系统可靠性的重要环节。

然而，由于磁力轴承工作环境的特殊性，故障的发生常常是突然并且难以预测的，给故障诊断带来一定的困难。

解决故障诊断问题的关键在于建立有效的故障检测与诊断方法。

三、解决方案1. 降低制造成本降低本科磁力轴承控制系统的制造成本可以从以下几个方面入手： - 采用经济实用的磁力轴承结构设计，避免过于复杂的结构，降低材料和制造成本。

- 使用先进的制造工艺，如3D打印技术和精密加工等，提高零件的加工精度和降低制造难度。

- 使用成熟的传感器技术，减少传感器成本，并且增加系统的可靠性。

2. 简化控制算法简化本科磁力轴承控制系统的算法可以从以下几个方面入手： - 采用模糊控制算法代替传统的PID控制算法，降低算法实现难度。

- 利用现有的开源控制库，如MATLAB和Simulink等，提供简单易用的图形化界面，使学生能够更好地理解和实现磁力轴承控制算法。

基于Isight的径向磁悬浮轴承结构优化设计

主动式磁悬浮轴承 (Active M咱letic ßeari吨) 具有无接触、无磨损、元需润滑等优点，广泛应用于涡轮机、医疗设备、机床或有真空和严格卫生要求的工作环境中 [1] 。电磁轴承的支承性能受其机械结构、控制电路等多方面影响，其中，磁极尺寸、气隙大小、线圈匾数等，机械结构参数对其磁感应强度分布和电磁力有直接影响，舍理的结构参数设计能够最大程度地利用励磁线圈提供的励磁磁
文献标志码 :B
文章编号: 1删 -3762( 却18) 町 -α脱-俑
Optimal Desi伊 for Structure of Radial Magnetic Bearings Based 00 Isight
ZHOU Jin1 , GAO Ti皿yul , DONG Jiyong2 , CHEN Yi l , GAO Sumee (1. College of Mechanical and Electrical Engineering,Nanjing University of Aeronautic9 and Aslronautics ,N呵ing 21∞16 ，
能的影响以及线圈骨架的存在对磁轴承几何参数的影响。以电磁力最大为目标，对磁悬浮轴承进行结构优化，
结果表明，磁轴承承载力和励磁磁势利用率较原先提升了 1 1. 889岛，取得了良好的优化效果。
关键词:磁悬浮轴承;线圈骨架; Isight; 电磁力;结构优化
中图分类号:四 133.31 ;但41. 82
用..等;蕴于画d隘的程肉隙."像最篇将优化堤外
.7.
径陶.悬浮轴承..与窗糟形状综合优化过程中，将第组司画面说为短形并曲曲曲了短形各边*相对于幽榻的约束条件，但对幽.形状做了电量多俯化，并，~能很好地反除...:具体位量情况.

基于ANSYS的径向永磁轴承承载特性研究

；ｂａｎｓｎｎｌｅｔｐｃｏａｉａｔｉｉＭｄｐｒａｅｔａｎｔｅｒｇｆｏ，；ｅｒｇ，ｄａａｚｓｈｉａｔｆｌｄｇｃｒｅｓｃｏｒｉｅｎｎｍｇｅｂａｎｓ￣ｔ，ｉａｙｅｍｏｎｈａｒｔｓｆ（ｃｍｉ＂ｒ
ｉ
【要】章介绍了永磁轴承的特点摘文径向及结构分类，析了分影响径向永磁轴承承载特性的因素，
６然后对构成径向永磁轴承的磁环的装配和磁化方向进行了分析，最后利用ＡＳＳＮＹ软件通过理论计算对３ｉ轴向磁化径向永磁轴承承载特性进行了研究，为径向永磁轴承的工程应用提供了依据。；
它各种类型轴承支承的转子都高得多，可达到２０／０ｍｓ；
图１径永磁轴承结构
一
（）３不需要润滑和密封，省去丁传统的润滑和密封装置，简化
ｒ，使其结构紧凑，呵靠性高；般由动磁环、静磁环组成，有时可能还有轭铁，以减小磁路＿机械设计‘ （）热量很小，耗低。仅仅由于磁滞引起很小的磁损耗，４发功中的漏磁。它利刖动、静磁环的永久磁体之间产生的排斥力支承功耗降低至１１— ／０。／０１０１转轴．当转轴上作用于径向载荷时，动磁环和静磁环问的工作气因而效率很高。与普通轴承相比，（）５环境适应性强，能在真空和腐蚀介质中工作。而空气轴承隙将要发生变化，最小工作气隙的斥力要比最大气隙处的斥
；
关键词：径向永磁轴承；磁化；ＮＹ；ＡＳＳ承载特性
：
５
【ｂｔｃｈｄｓｉｓｈｃａｃｒｔｓｎｒｔａｃｓｃｉｄｌｅａｎｍｇｅ６Ａｓａｔｃｂｅｈｒｔｉｃａｄｔｃｒａ￣ａｏｏｒｉｒｎｔａｔｒ】ｅｒｅｔａｅｓｓｕｕｌｓｔｎｆａａｐｍｅｎｉｌ

径向磁悬浮轴承的结构设计和数值模拟

ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ，ｍａｇｎｅｔｉｃｓａｔｕｒａｔｉｏｎａｎｄｅｄｇｅｅｆｆｅｃｔ．Ｉｔｔｕｒｎｅｄｏｕｔｔｈａｔｍａｇｎｅｔｉｃｉｆｅｌｄｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎａｎｄｂｅａｉｎｒｇｃａｐａｃｉｔｙｃｏｎｆｏｒｍｅｄｔｏｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｗｈｅｎｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｗａｓｌｅｓｓｔｈａｎｏｒｅｑｕｌａｔｏ４Ａ，ｅｒｒｏｒｆｏｎｏｎｌｉｎｅａｒｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｌｉｎｅａｒｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｍａｇｎｅｔｉｃｆｏｒｃｅａｎｄａｉｒｇａｐｌｆｕｘｄｅｎｓｉｔｙｗａｓｍｏｓｔｌｙｌｅｓｓｔｈａｎ５％．ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｅｒｒｏｒｗａｓ２．５２％ａｎｄ３．４４％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒａｄｉａｌａｃｔｉｖｅｍａｎｅｇｔｉｃｂｅａｉｎｒｇ，Ｓｔｕｃｒｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎ，Ｍｏｄｅｌｖｅｉｒｉｆｃａｔｉｏｎ，Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｎｅｔｉｃｉｅｆｌｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｉｓｅｘａｍｐｌｅｂｙ２Ｄｉｎｉｆｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｒｅｖｅａｌｅｄｔｈｅｉｎｌｕｆｅｎｃｅｓｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｌｅａｋａｇｅ，ｎｏｎｌｉｎｅａｒｍａｇｎｅｔｉｃ

主动磁悬浮径向轴承结构

主动磁悬浮径向轴承结构
主动磁悬浮径向轴承是一种采用磁力来支撑和悬浮旋转机械轴
的装置。

它通常由定子和转子两部分组成。

定子部分包括电磁铁和
控制系统，而转子部分则包括轴承和被支撑的旋转机械轴。

在主动磁悬浮径向轴承中，电磁铁通过施加磁场来产生磁力，
从而支撑和悬浮转子部分。

控制系统负责监测转子的位置和运动状态，并根据需要调整电磁铁的磁场，以保持转子在预期的位置和轨
迹上运动。

这种结构能够有效减少机械轴和轴承之间的摩擦和磨损，从而提高设备的运行效率和可靠性。

主动磁悬浮径向轴承的结构设计通常需要考虑多个因素，包括
电磁铁的布置方式、控制系统的稳定性和精度、以及轴承部分的材
料和制造工艺等。

此外，为了确保设备的安全性和稳定性，还需要
考虑防止磁场泄漏和电磁干扰的措施。

总的来说，主动磁悬浮径向轴承结构是一种复杂而高效的技术
装置，它通过磁力支撑和悬浮转子部分，能够显著改善旋转机械设
备的性能和可靠性。

在实际应用中，需要综合考虑材料、工艺、控
制系统等多个方面的因素，以确保主动磁悬浮径向轴承能够稳定可靠地运行。

新型混合径向磁轴承结构及其磁力特性

新型混合径向磁轴承结构及其磁力特性
陈君辉，杨逢瑜，聂朝瑞，李正贵，杨军，王鹏雁
（兰州理工大学磁性物理与磁技术研究所，甘肃兰州７０５）３００
摘要：针对当前永磁偏置径向磁轴承的永磁磁路的磁通密度低，力小，磁缺乏自稳定的问题，出一种应用于立式提轴流泵的新型混合径向磁轴承结构．应用分子电流法及虚位移定理建立新型混合径向磁轴承承载力的非线性模型
ｗｉｈｐｒｎｎａｎｔｂａｕｈａｍａｌａｎｔｏｃ，ｌｗａｎｔｃｆｕｅｓｔ，ａｄｌｃｆｓｌｓａｔｅｍａｅｔｍｇｅｉｓｓｃｓｓｌｍｇｅｉｆｒｅｏｍｇｅｉｌｘｄｎｉｙｎａｋｏｅｆｔ— ｃ－ｂｌａｉｎＡｅｈｂｉａｉｌａｎｔｃｂａｉｇｓｒｃｕｅｆｒｖｒｉａｘａｌｗｕｐｗａｒｐｓｄｉｚｔ．ｉｏｎｗｙｒｄｒｄａｇｅｉｅｒｎｔｕｔｒｏｅｔｃｌｉｌｆｍａｏｐｍｓｐｏｏｅ．Ｔｈｅ
气隙增大时仍保持较好的线性度，当气隙减小时呈现一定的非线性特性．而
关键词：混合径向磁轴承；磁力特性；Ｈ￣ｂｅａｈ阵列；自稳定；负刚度
中图分类号：ｒｃｕｅａｄｍａｎｔｃｃａａｔｒｓｉｓｏｏｅｔｕｔｒｎｇｅｉｈｒｃｅｉｔｃｆｎｖｌｈｙｉａｉｌｍａｅｉａｉｇｂｒｄｒｄａｇｔｃｂｅｒｎｎ

磁悬浮径向轴承的三维有限元分析

磁悬浮径向轴承的三维有限元分析张伟;王维新【摘要】应用ANSYS 10.0软件对磁悬浮径向轴承进行三维有限元仿真与计算分析,得出磁悬浮径向轴承磁力线、磁感应强度和电磁力在轴承中的分布.最后根据磁轴承线圈的两种绕线方式分析其磁场,并据此分析径向磁力轴承的几个特点,为径向磁悬浮轴承的优化和控制系统的设计提供了一定的依据.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2009(032)024【总页数】3页(P93-94,99)【关键词】径向磁力轴承;电磁场;有限元分析;ANSYS【作者】张伟;王维新【作者单位】西安文理学院,陕西,西安,710065;西安文理学院,陕西,西安,710065【正文语种】中文【中图分类】TP3110 引言磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的典型的机电一体化高新技术。

随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料和转子动力学的发展，磁悬浮技术得到了很大的进步。

尤其在磁悬浮轴承和磁悬浮列车方面有了长足的进展，而应用最广的是磁悬浮轴承。

在节能方面，磁轴承是其他任何轴承无法比拟的。

磁轴承的能量损耗比一般的机械轴承(滚动轴承和液体轴承)平均低10～100倍左右[1-4]。

在对磁力轴承进行结构优化和控制系统设计时，通常采用简化磁路算法，即忽略漏磁，忽略定子铁心与转子的磁阻，认为磁势全部降落在设计工作气隙上，且该气隙磁通密度均匀，以便在此基础上按一维问题进行理论分析导出计算公式[5]。

显然，上述方法对于铁磁材料非线性磁化特性的影响、漏磁效应及边缘效应等无能为力，也无法给出磁场的分布状态，必然导致对磁力轴承的特性和结构参数分析不够全面。

因此，采用更为准确的场论分析方法对深人研究磁力轴承的特性很有必要。

有限元分析法就是场论方法中较为常用的一种数值计算工具，它在解决非线性、多媒质、形态复杂的电磁场间题方面十分有效，而ANSYS则是功能强大的有限元分析软件。

基于DSP的磁力轴承控制系统的研制

图１中，一
为给定的参考位
置，ｏ分别为Ｕ、
功率放大器输出
电流／、的给ｏｉ时
定电压，厂外扰为动力，和分
别为电磁铁１和电磁铁２对转子的电磁吸力。图１单自由度磁轴承系统工作原理图
１系统的组成及其工作原理
刚性的转子模型一共包括六个自由度：个平动ｘ三，Ｙ和ｚ以
转子处于平衡位置（考位置），过电磁铁１和电磁铁２的参时流电流均为偏置电流，两个电磁铁对转子的吸力Ｆ和也相等。０，ｌ如果转子在外扰动力厂的作用下相对于平衡位置向电磁铁１移偏
实验曲线。
关键词：动磁力轴承主
ＤＰ滤波器Ｓ
数字控制
ห้องสมุดไป่ตู้
ＡｂｔａｔＡｄｇｔｌｃｎｒｌｓｓｅｆＡｓｒｃ：ｉｉｏｔｙｔｍｏＭＢｂｓｄｏＳｓｄｖｌｐｄｎｈｏｏｓｓａｌｕｐｎｅ．Ｉｈｙｔｍ，Ｔ３０Ｆ４７ｆＴａｏａｅｎＤＰｉｅｅｏｅ。ａｄｔｅｒｔｒｔｂｙｓｓｅｄｄｎｔｅｓｓｅｉＭＳ２Ｌ２０ＡｏＩ
ＤｅｅｌｐｅｔｏｇｔｌｎｒｌｓｅｏｖｏｍｎｆＤｉｉａＣｏｔｏＳｙｔｍｆＡＭＢＢａｅｎＤＳＰｓｄｏ

磁力悬浮轴承系统的建模与控制算法研究

磁力悬浮轴承系统的建模与控制算法研究引言磁力悬浮轴承系统作为一种高效、无接触的轴承技术，在现代工业中得到了广泛应用。

其具有高精度、低摩擦、低噪音等优点，可以满足对轴承技术稳定性和可靠性要求更高的工业领域。

本文将针对磁力悬浮轴承系统的建模与控制算法展开研究。

一、磁力悬浮轴承系统的结构磁力悬浮轴承系统由电磁体和气体衬套组成。

其中，电磁体产生磁场，使得轴承轴心的悬浮，实现了无接触的旋转。

气体衬套则起到减小摩擦的作用，保证系统的稳定性。

该系统由控制器控制，并通过传感器来实时监测轨道位置和姿态。

二、磁力悬浮轴承系统的建模为了实现对磁力悬浮轴承系统的有效控制，首先需要建立其数学模型。

通常采用磁路方程和机械方程相结合的方法。

磁路方程描述了电磁体内磁场的变化规律，机械方程描述了轴承轴心的动力学特性。

通过求解这两个方程，得到了磁力悬浮轴承系统的数学模型，为后续的控制算法提供基础。

三、磁力悬浮轴承系统的控制算法在磁力悬浮轴承系统的控制算法中，常用的方法有比例积分微分控制器（PID）和模糊控制等。

PID控制器通过调整比例、积分和微分项的权重系数，实现对系统的稳定控制。

而模糊控制则通过模糊推理和规则库，动态调整控制器参数，更好地适应系统的非线性特性。

四、磁力悬浮轴承系统的应用实例磁力悬浮轴承系统在现代交通运输领域具有广泛的应用价值。

例如，磁悬浮列车利用磁力悬浮技术实现列车对轨道的悬浮，克服了传统列车的摩擦与磨损问题，大大提高了运行速度和舒适性。

此外，磁力悬浮轴承系统还在航空领域得到了应用，提高了飞机发动机的可靠性和故障诊断能力。

五、磁力悬浮轴承系统存在的问题与展望尽管磁力悬浮轴承系统在工业应用方面取得了显著进展，但仍然存在一些问题需要解决。

首先是成本问题，磁力悬浮轴承系统的制造成本高，限制了其在大规模应用中的推广。

其次是可靠性问题，磁力悬浮轴承系统对环境的要求比较高，易受外界噪音和温度的干扰。

未来的研究方向应该着重于改进制造技术，提高系统的可靠性和稳定性。

径向磁力轴承结构设计软件系统的开发

径向磁力轴承结构设计软件系统的开发朱晓明【摘要】Magnetic bearing is applying in more fields because of its many excellent characteristics. As the important base of sustaining system, the structure design of magnetic hearing requires balance among many parameters and repeated calculaton, thus add the complexity. Aiming at design process of magnetic bearing, the theoretic formula and experimental formula are deduced. Combinig parameterized programming thinking and interactive programming mode, a design software system for magnetic bearing is developed with the application of VC＋＋6.0. The test proved the software system can complete the structure design rapidly and correctly, shorten the development period and increase the reliability.%由于磁力轴承具有多种优点，其应用越来越广泛。

磁力轴承的结构设计是进行支撑系统设计的重要基础，但其设计过程需要对多个参数进行综合衡量并反复计算，增加了设计复杂度。

针对磁力轴承的设计过程，推导了径向磁力轴承的理论公式和经验公式。

径向磁轴承的matlab程序

径向磁轴承的matlab程序径向磁轴承 MATLAB 程序简介径向磁轴承 (RML) 是一种无接触式轴承，利用电磁力来悬浮和控制转子。

RML 广泛应用于各种高精度系统，例如高速机械、测量仪器和医疗设备。

MATLAB 程序MATLAB 是一种用于技术计算的强大的编程语言。

它提供了广泛的工具，非常适合模拟和控制 RML 系统。

下述 MATLAB 程序旨在模拟单自由度 RML 系统的动态特性。

```%系统参数m = 0.1; %转子质量 (kg)k = 1000; %弹簧常数 (N/m)b = 10; %阻尼系数 (Ns/m)L = 0.1; %轴承间隙 (m)Ie = 0.5; %励磁电流 (A)Re = 1; %线圈电阻(Ω)%状态空间模型A = [-k/m -b/m 0; 0 0 1; 0 -k/m -b/m];B = [0; Ie/m; 0];C = [1 0 0];D = 0;%模拟设置t_span = [0 10]; %仿真时间范围 (s)y0 = [0 0 0]; %初始状态%仿真[t, y] = ode45(@(t, y) Ay + BIecos(2pi50t), t_span, y0); %结果分析pos = y(:, 1); %位置vel = y(:, 2); %速度acc = y(:, 3); %加速度figure;subplot(3, 1, 1);plot(t, pos, 'b');ylabel('Position (m)');subplot(3, 1, 2);plot(t, vel, 'r');ylabel('Velocity (m/s)');subplot(3, 1, 3);plot(t, acc, 'g');ylabel('Acceleration (m/s^2)'); xlabel('Time (s)');```程序说明系统参数定义程序首先定义了 RML 系统的物理参数，包括转子质量、弹簧常数、阻尼系数、轴承间隙、励磁电流和线圈电阻。

径向磁力轴承的结构分析与优化设计方法

２
设计万法之一
ｃ＝
＋ｂ。＝
中图分类号：Ｈ３．Ｔ１３３
ＤＩ１．９３ｊｉｎ１０Ｏ：０３６／．ｓ．０７—１４２１．１０７ｓ４Ｘ．００Ｏ．１
从电磁轴承出现以来，人们就开始关注设计与现实之间的关系。到２０世纪８０年代，电机磁极仿
笔者最后以一个实际的例子进行了计算，并同仿电机磁极极靴模式设计方法进行了对比，从定性到定量给出了简化的非极靴磁极模式与仿电机磁极极靴模式设计方法的异同点。
和ｇ以及和Ｄ：分别如图２和图３所示）轴，（，承的磁极数为 Ⅳ 。
根据图中的几何关系，有下列等式成立：
收稿日期：０９一９— Ｏ２０ｏ３．
作者简介：万金贵（９２一）女，１７，湖南衡阳人，上海第二工业大学实训中心讲师
摘
要：针对径向电磁轴承的结构及优化问题进行分析研究。以８磁极径向电磁轴承为对象，分析了简化的
非极靴模式设计磁极结构尺寸的两种设计方法，并推导了具体的步骤。分析结果表明：在仅考虑电磁轴承的
结构影响，当磁极与线圈的周向宽度比约为１２时，且：设计的电磁轴承可以获得最大的力。给出了一个实际的算例，将其结果与传统的仿电机磁极极靴模式设计进行对比，从定性与定量的角度分析了两者的异同。关键词：向电磁轴承；径结构设计；优化设计
参看相关文献。观察式（４１）～式（６，以得到：１）可

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磁力轴承是一种利用电磁力将转子悬浮于空间实现非
接触式支撑的装置。有无摩擦、需润滑、油污染、耗具无无能低、声小、命长等优点，别适用于真空、静、速等特噪寿特超高殊环境中．工业领域得到日益广泛地应用。随着磁悬浮技在术的日益成熟，力轴承商品化、磁系列化成为必然趋势。结构
ｄｓｇａｉｌｎｏｒｃｌ，ｈｒｎｔｅｄｖｌｐｎｅｏｎｃｅｓｅｒｌｂｌｙｅｉｒｐｄｙａｄｃｒｅｔｓｏｔｅｅｏｍｅｔｒｄａｄｉｒａｅｔｅｉｉｔ．ｎｙｅｈｐｉｎｈａｉＫｅｒｓｍａｎｔｅｒｇａａｔｒｚｄｄｓｇ；ｓｆａｅｐｏｒｍ；ｓｒｃｕｅｄｓｇｙｗｏｄ：ｇｅｉｂａｉ；ｐｒｍｅｅｉｅｔｒｅｉｎｕ
ｄｄｃｄＣｏｉｉａａｔｒｅｒｇａｅｕｅ．ｍｂｎｇｐｒｍｅｅｉｄｐｏｒｍｍｉｇｔｉｋｎｎｎｅａｔｅｐｇａｚｎｈｎｉｇａｄｉｔｒｃｉｒｒｍｍｉｇｍｏｅ，ａｄｓｇｏｔｒｙｔｍｏｖｏｎｄｅｉｎｓｆｗａｅｓｓｅｆｒｍａｎｔｅｒｎｅｅｏｅｔｅ印ｐｉａｉｎｏ＋６０ＴｅｔｓｒｖｄｔｅｓｆａｙｔｍａｏｌｔｅｓｒｃｕｇｅｉｂａｉｇｉｄｖｌｐｄｗｉｔｃｓｈｈｌｔｆＶＣ＋．．ｈｔｏｅｏｔｒｓｓｅｃｌｃｍｐｅｅｔｔｕｔｒｃｏｅｐｈｗｅｌｈｅ
ＺＨＵａ－ｎｇＸｉｏｍｉ
（ｎｉｅｒｇＴａｎｎｅｔ，ａｂｎＥｇｎｅｉｇＵｉｅｉ， ’ ｉ１００，ｈｎ）ＥｇｅｉｒｉｉｇＣｎｒＨｒｉｎｅｒｎｎｅｉｎｎｒｔＨａｒｎ５０１Ｃｉｖｓｙｂａ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＭａｎｔｅｒｇｉｐｌｉｇｉｒｅｄｅａｓｆｉｎｘｅｅｔｈｒｃｅｓｉｓＡｓｔｅｉｏｔｎａｅｏｇｅｉｂａｉｓａｐｙｎｎｍｏｅｆｌｓｂｃｕｅｏｓｍａｙｅｃＨｎａａｔｒｔ．ｍｐｒｔｓｆｃｎｉｔｃｉｃｈａｂｓｓａｎｎｙｔｍ，ｈｒｃｕｅｄｓｇｆｇｅｉｅｒｇｒｑｉｓｂｌｎｅａｎｎａａｔｒｎｐａｅａｃｌｔｎ，ｕｔｉｉｇｓｓｅｔｅｓｕｔｒｅｉｏｍａｎｔｂａｎｕｒａａｃｍｏｇｍａｙｐｒｍｅｅｓａｄｒｅｔｄｅｕａｏｔｎｃｉｅｅｅｌｔｕｄｈｏｌｘｔ．ｍｉｇａｅｉｎｐｏｅｓｏｇｅｉｅｒｎ，ｔｅｔｅｒｔｏｍｕａａｄｅｐｒｍｅｔｌｆｒｌｒｈｓａｄｔｅｃｍｐｅｉＡｉｎｔｄｓｇｒｃｓｆｍａｎｔｂａｉｇｈｏｅｉｆｒｌｎｘｅｙｃｈｃｉｎａｏｍｕａａｅ
（尔滨工程大学工程训练中心，黑龙江哈尔滨１００）哈５０１
摘要：由于磁力轴承具有多种优点，应用越来越广泛。力轴承的结构设计是进行支撑系统设计的重要基础，其其磁但
设计过程需要对多个参数进行综合衡量并反复计算，加了设计复杂度。对磁力轴承的设计过程，导了径向磁力增针推轴承的理论公式和经验公式．过参数化程序设计思想和交互式程序设计方法，用Ｖ＋６通利Ｃ＋．计环境，发了轴承０设开结构设计软件系统。通过测试证明，软件系统能够快速准确完成轴承的结构设计，大缩短了开发周期，加了可该大增靠性。
关键词：力轴承：数化设计；件编程；结构设计磁参软
中图分类号：Ｈ１３３Ｔ３．文献标识码：Ａ文章编号：６４６３（０１１一０５０１７ — ２６２１）９Ｏ５ — ３
Ｄｅｅｏｖｌｐｍｅｎｓｆｗａｅｓｓｅｆｓｒｃｕｅｄｓｇｏａｉｌｍａｎｅｉｅｒｎｇｎｔｏｏｔｒｙｔｍｏｔｕｔｒｅｉｎｆｒｒｄａｇｔｃｂａｉ
９期第１９卷第１
Ｖ０．９１１Ｎｏ１．９
电子设计工程
ＥｅｔｏｉｓｇｎｉｅｒｎｌｃｒｎｃＤｅｉｎＥｇｎｅｉｇ
２１年１０１０月
Ｏｃ．０１ｔ２１
径向磁力轴承结构设计软件系统的开发
朱晓明