轴向磁轴承设计
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2020/4/27
第三章 轴向磁轴承闭环控制系统构成与设计
• 位移传感器 轴向磁轴承对位移信号传感器的第一个要求是非接触式的 ，磁轴承要求传感器能真实地反映转子轴向位移的变化， 具有很高的灵敏度、信噪比、线性度、温度稳定性，抗干 扰能力和精确的重复性，同时也要求有一定的频率范围。 其性能直接决定系统对转子位置的控制精度，目前在磁铁 轴承系统的位移测量中，主要应用测量精度高和线性度好 的电涡流位移传感器。 轴向位移检测采用一只安装在转轴一端的传感器获得，传 感器将转轴与传感头的距离这一位移信号经放大和滤波后 以电压输出。传感器线性范围为0.4~2.3mm，标准灵敏度 为8V/mm。
清华大学、西安交通大学、天津大学、南京航空航天 大学等都在进行这方面的研究工作 。本次课程设计我在 曾励老师的指导下，对这方面进行了初步的探索。
2020/4/27
第二章磁悬浮轴承的工作原理及数学建模
• 磁悬浮轴承的工作原理
磁轴承是利用磁场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。 • 磁轴承按照磁场产生性质的不同，有主动磁轴承和被动磁 轴承之分。由于主动磁轴承明显地优于被动磁轴承，在磁 悬浮领域，应用最广泛的是主动磁轴承 。本次设计的就 是主动磁轴承中的轴向电磁轴承。
2020/4/27
轴向磁轴承工作原理示意图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2020/4/27
磁轴承系统的准确建模
对轴向磁轴承结构分析和设计来说，磁路分析准确是得到 精确模型的前提，磁轴承的磁路包括铁心和气隙，在分析 这样的磁路时，目前还不能对这样的磁场作十分精确的理 论计算，而简单的设计也不需要精确的计算，为分析方便 ，通常在简化假设的基础上采用一种近似的分析方法。即 假设除气隙外，磁通全部流过铁心，并且忽略铁心磁阻， 由于铁心磁阻在不同的磁路结构中总是存在，忽略其影响 有时会带来一定的误差，因此若得到准确的模型必须将其 纳入考虑范围内，通过分析可为磁轴承设计与建模分析提 供帮助。经过一系列的计算与多方考虑，设计出的轴向磁 轴承如下图：
2020/4/27
PDF控制框图
2020/4/27
第一章 前言
磁悬浮轴承也称电磁轴承或磁力轴承，是利用磁场里将转 子悬浮在空间，实现无机械摩擦，接触磨损，无须润滑的 支承转子的一种新型高性能轴承，具有定位精度高，适应 的转速范围广，对环境无污染等优良特性，被广泛应用于 航天，航空，核反应堆，超洁净环境，飞轮储能等场合。 相关
近20年来，随着大功率电子元器件计算机技术以及控 制理论和轴承转子系统动力学的进步，磁悬浮技术得到了 飞速发展 。
2020/4/27
轴向磁轴承
2020/4/27
第三章 控制系统的设计
• 控制系统概述
轴承控制系统由刚度和阻尼调节的控制器以及驱动电磁铁 工作的功率放大器构成，在当前轴向磁轴承控制系统的研 究中，主要完成控制器和功放的设计和制作，控制器和可 通过模拟电路实现，功率放大器采用一种线性功放给电磁 线圈供电。
第三章 轴向磁轴承闭环控制系统构成与设计
• 位移传感器 轴向磁轴承对位移信号传感器的第一个要求是非接触式的 ，磁轴承要求传感器能真实地反映转子轴向位移的变化， 具有很高的灵敏度、信噪比、线性度、温度稳定性，抗干 扰能力和精确的重复性，同时也要求有一定的频率范围。 其性能直接决定系统对转子位置的控制精度，目前在磁铁 轴承系统的位移测量中，主要应用测量精度高和线性度好 的电涡流位移传感器。 轴向位移检测采用一只安装在转轴一端的传感器获得，传 感器将转轴与传感头的距离这一位移信号经放大和滤波后 以电压输出。传感器线性范围为0.4~2.3mm，标准灵敏度 为8V/mm。
清华大学、西安交通大学、天津大学、南京航空航天 大学等都在进行这方面的研究工作 。本次课程设计我在 曾励老师的指导下，对这方面进行了初步的探索。
2020/4/27
第二章磁悬浮轴承的工作原理及数学建模
• 磁悬浮轴承的工作原理
磁轴承是利用磁场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。 • 磁轴承按照磁场产生性质的不同，有主动磁轴承和被动磁 轴承之分。由于主动磁轴承明显地优于被动磁轴承，在磁 悬浮领域，应用最广泛的是主动磁轴承 。本次设计的就 是主动磁轴承中的轴向电磁轴承。
2020/4/27
轴向磁轴承工作原理示意图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2020/4/27
磁轴承系统的准确建模
对轴向磁轴承结构分析和设计来说，磁路分析准确是得到 精确模型的前提，磁轴承的磁路包括铁心和气隙，在分析 这样的磁路时，目前还不能对这样的磁场作十分精确的理 论计算，而简单的设计也不需要精确的计算，为分析方便 ，通常在简化假设的基础上采用一种近似的分析方法。即 假设除气隙外，磁通全部流过铁心，并且忽略铁心磁阻， 由于铁心磁阻在不同的磁路结构中总是存在，忽略其影响 有时会带来一定的误差，因此若得到准确的模型必须将其 纳入考虑范围内，通过分析可为磁轴承设计与建模分析提 供帮助。经过一系列的计算与多方考虑，设计出的轴向磁 轴承如下图：
2020/4/27
PDF控制框图
2020/4/27
第一章 前言
磁悬浮轴承也称电磁轴承或磁力轴承，是利用磁场里将转 子悬浮在空间，实现无机械摩擦，接触磨损，无须润滑的 支承转子的一种新型高性能轴承，具有定位精度高，适应 的转速范围广，对环境无污染等优良特性，被广泛应用于 航天，航空，核反应堆，超洁净环境，飞轮储能等场合。 相关
近20年来，随着大功率电子元器件计算机技术以及控 制理论和轴承转子系统动力学的进步，磁悬浮技术得到了 飞速发展 。
2020/4/27
轴向磁轴承
2020/4/27
第三章 控制系统的设计
• 控制系统概述
轴承控制系统由刚度和阻尼调节的控制器以及驱动电磁铁 工作的功率放大器构成，在当前轴向磁轴承控制系统的研 究中，主要完成控制器和功放的设计和制作，控制器和可 通过模拟电路实现，功率放大器采用一种线性功放给电磁 线圈供电。