文档介绍：中文摘要在一千多年前人们开始了对磁场的认识和应用,从世纪开始磁场的特殊性能引起人们的重视,对磁场的应用和研究达到高潮。但是磁场的作用机理是一个非常复杂的自然现象,人们对其认识还有待深入。磁悬浮支承技术在设备向小型、微型化方向发展时,对空间的要求越来越紧凑,因此希望磁悬浮支承所占有的空间越小越好。如磁悬浮心脏泵安放在病人体内时要求尽量小以减轻痛苦、硬盘体积要求越来越小以适应电脑小型化高密度方向的发展等等。以两个径向磁力轴承和一个轴向磁力轴承为特征的传统磁悬浮支承结构不易实现小型化方向的发展;同时对于盘状磁悬浮转子的支承,如果采用传统磁悬浮支承结构,还需加辅助的机械支承结构才能实现转子定位,这不利于小型化趋势。另外对于普通的磁悬浮转子,也希本文探讨了磁场的另一种现象:磁场向心效应。分析了其作用机理,通过实验证实了这种向心效应的存在。向心效应的存在对所有磁场具有普遍性,因此在磁场的应用中可以考虑其作用效果,尤其是在微小的磁悬浮应用或在有特殊结构要求的应用中。本文的应用实例中利用了磁场的向心效应限制盘片的两个移动自由度,不用增加其它的机械约束结构,使整体结构得到简化。由于磁悬浮技术涉及到机械、电子、计算机、控制和传感器等多学科综合,是典型的机电一体化技术。到目前为止,国内外还没有专门的系统的关于盘状磁悬浮转子支承的研究及应用思想,因此在诸如磁悬浮硬盘、磁悬浮飞轮、动量轮等等盘状转子的应用方面还没有统一的设计思想。本文在现有的盘状转子磁悬浮支承的具体应用的相关文献的基础上进行总结概括,抽象出盘状转子的磁悬浮支承结构。以磁悬浮盘片为研究模型,提出了三种结构方案,对盘片的状态信息和控制信息进行比较研究,最后给出了应用实例。本文探讨的磁场向心效应、推导的磁悬浮盘片数学模型以及给出设计实例对磁悬浮的应用,尤其是对空间有特定要求的小型磁悬浮转子的应用具有理论指导意义及参考价值。本文提出的理论及其模型可以实现结构简化的要求:对普通磁悬浮转子,可以通过转子的特殊结构设计有效利用磁场的向心效应以达到简化或去除一个磁力轴承,实现结构简化和控制优化;对于盘状磁悬浮转子可以利用文中的参考方案使结构变得更加简单。因此本文的研究关键词;盘状磁悬浮转予,向心效应,数学模型,应用实例望其磁悬浮支承结构和控制结构尽量简化。扩大了磁悬浮技术的应用领域。
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第滦髀论文背景判〖际跤τ磁悬浮技术是利用磁场力平衡负载,实现非接触支承的技术。其应用主要分为两大领域:一是将悬浮物体以直线电机进行牵引,使其在特定的轨道上运行,形成磁悬浮列车;另一是将悬浮物体以旋转电机驱动,使其绕特定的轴线旋转,形成磁悬浮转子。在这两种应用领域的研究和应用都取得了较对于第二种应用领域,起支承作用的磁悬浮结构与传统的机械系统中的轴承结构的作用类似,故又将转子的支承磁悬浮称之为磁力轴承。对于磁悬浮转子,当柱状转子演变成盘状转子时,其磁悬浮支承特性将发生变化,相应的称之为盘状磁悬浮转子1韭畚难芯颗套创判∽W酉低车脑怼⒓际及应用闯题。磁悬浮转子的支承轴承根据是否受控分为主动轴承和被动轴承。不能只依靠被动磁力轴承实现转子的稳定悬浮,因此在实际应用中通常是主动磁力轴承或者是主动磁力轴承和被动磁力轴承的混合应用。实际应用中主动磁力轴承是利用电磁力,使被支承体悬浮在空问,支承体与被支承体之间没有机械接触的一种高性能机电一体化磁力轴承;被动轴承借助辅助的机械支承,利用磁极间的推拉作用或者利用铁磁体的导磁特性使被支承体悬浮在空间的磁力轴承。主动磁力轴承通过控制系统可以实现被支承体的稳定悬浮,但在结构和能耗被动磁力轴承上更有优势,因此在现在的研究中已经出现主动与被动磁力轴承组成的混合磁力轴承。磁力轴承与其他轴承相比其优点主要表现在无机械接触和特性可控:】藁到哟ィ溆诺阒饕1硐衷冢①无机械接触,因此无磨损。其寿命取决于控制电路器件的寿命,比接②无机械接触,因此无须润滑。可省去泵、管道、过滤器、密封元件,大成果。触式轴承寿命长得多;武汉理工大学硕士学位论文
也不会因润滑剂而污染环境,因此特别适合于真空技术和无菌车间等超净环③无机械接触,因此消除了大量附加负载。轴承功耗低,仅是传统轴承④无机械接触,因此为转子转速提高创造了很大提升空间。其转速只受转子材料承受离心力的强度限制,这为设计具有全新结构的大功率机器提供匦钥煽刂拼吹挠诺悖①磁浮轴承的动态特性可控制、优化。其动态性能取决于所用控制规律,这样可使刚度、阻尼等与轴承的工作环境甚至运行状态和转速相适应,可使转子平稳运转;②转子的控制精度,如转予的回转精度,主要取决于控制环节中信号的测量精度,不受其它因素影响;③便于对机器的运行状态进行在线诊断和监控,提高系统的稳定性;④它不仅可支承转子、阻尼振动和