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恒流源偏置磁悬浮轴承的系统研究

作　者: 徐朝兴
导　师: 徐龙祥
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 恒流源偏置磁悬浮轴承功率损耗电磁力刚度
分类号: TH133.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 42次
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内容摘要

恒流源偏置磁悬浮轴承是主动磁悬浮轴承中的一种。它的特点在于把偏置线圈和控制线圈分开了,可以用一个功率放大器给五个自由度提供偏置电流。本文从原理上阐述了恒流源偏置磁悬浮轴承的特点,恒流源偏置磁悬浮轴承的电磁力是通过磁场迭加产生的,而传统主动磁悬浮轴承的电磁力是通过电流迭加产生的。本文推导了恒流源偏置磁悬浮轴承的电磁力表达式,并对刚度和控制电流等方面进行了研究。本文运用六路双向功率放大器电控系统实现了五个自由度的恒流源偏置磁悬浮轴承的稳定悬浮,并进一步对偏置线圈与控制线圈的匝数比进行了理论上的探讨。本文通过理论分析和实验验证,对比了恒流源结构和传统结构的主动磁悬浮在铜损、铁损、风损和功率器件损耗等方面的功率损耗。本文分析了在不同偏置电流的条件下,随着控制电流的增加,损耗增加的具体情况。证明了恒流源偏置磁悬浮轴承在稳定悬浮时比传统主动磁悬浮轴承的功率损耗小。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
图形清单  8-9
表格清单  9-10
注释表  10-16
缩写说明  16-17
第一章绪论  17-23
  1.1 本课题的研究意义及目的  17
  1.2 国外研究现状  17-18
  1.3 国内研究现状  18-20
  1.4 本文研究的目标  20-21
  1.5 论文的主要内容  21-23
第二章恒流源偏置磁悬浮轴承的研究  23-34
  2.1 恒流源偏置磁悬浮轴承电磁力和刚度的研究  23-28
    2.1.1 恒流源偏置磁悬浮轴承的电磁力推导  23-25
    2.1.2 恒流源偏置磁悬浮轴承的刚度表达式的推导  25-27
    2.1.3 恒流源偏置磁悬浮轴承起浮的研究  27
    2.1.4 恒流源偏置磁悬浮轴承承载力的研究  27-28
  2.2 恒流源偏置磁悬浮轴承结构  28-30
    2.2.1 恒流源偏置磁悬浮轴承的结构和绕线方式  28-29
    2.2.2 绕组铜线直径的选取  29-30
  2.3 恒流源偏置磁悬浮轴承的数学模型  30-32
    2.3.1 轴向磁力轴承的建模  30-31
    2.3.2 径向磁力轴承的建模  31-32
  2.4 功率放大器对整体系统的影响  32-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章实验研究  34-51
  3.1 电路的调试  35-41
    3.1.1 保护电路调试过程中出现的电流浪涌问题  35-37
    3.1.2 分析功率管浪涌电流产生的原因和限制方法  37-41
      3.1.2.1 功率管浪涌电流产生的原因  37
      3.1.2.2 浪涌电流的危害  37-38
      3.1.2.3 功率管浪涌电流的限制方法  38
      3.1.2.4 开关功率器件的浪涌问题  38-41
  3.2 位移传感器的位置标定  41-42
  3.3 轴向一个自由度的稳定悬浮  42-43
  3.4 径向两个自由度的稳定悬浮  43-46
    3.4.1 最大控制电流与偏置电流相等时径向两自由度的稳定悬浮  43-45
    3.4.2 最大控制电流大于偏置电流时径向两自由度的稳定悬浮  45-46
  3.5 五自由度的稳定悬浮  46-50
    3.5.1 五自由度的静态稳定悬浮  46
    3.5.2 五自由度的动态悬浮研究  46-50
  3.6 本章小结  50-51
第四章功耗的理论计算和比较  51-57
  4.1 功放的发热公式推导  51
  4.2 轴承本体发热的分析计算  51-55
    4.2.1 铜损耗的计算  52
    4.2.2 铁损耗的计算  52-54
      4.2.2.1 涡流损耗  53
      4.2.2.2 磁滞损耗  53-54
    4.2.3 风损耗的计算  54-55
  4.3 静态稳定悬浮状态下的功耗比较  55-56
  4.4 本章小结  56-57
第五章总结与展望  57-59
  5.1 论文的工作总结  57
  5.2 有关进一步工作的展望  57-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
在学期间的研究成果  64

恒流源偏置磁悬浮轴承的系统研究

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