磁悬浮球的实验研究

磁悬浮球是磁悬浮列车、磁悬浮轴承、磁悬浮飞轮储能系统、磁悬浮发射等一切磁悬浮研究的基础。同时也是闭环和非线性控制研究很好的平台。本文在分析磁悬浮球控制原理的基础上得出其悬浮数学模型,给出了使其悬浮控制方案和仿真、实验结果。     

无传感器磁力轴承转子位移检测原理的研究

提出一种新型的无传感器磁悬浮轴承的控制技术,即不需要位置传感器就能检测到转子的位移信号。主要研究这种无位置传感器转子位移检测的方法。在不需要任何附加的控制器的情况下,在功放的输入端注入一高频信号,转子位置信息就通过包含高频分量的线圈电压或电流获取。这种位移检测方法的有效性在仿真结果中得到了验证。     

基于同步离散电流估计的磁轴承自传感方法（英文）

目的:磁轴承自传感是一个关联磁悬浮转子动态特性的机电磁多物理场耦合问题。研究自传感磁轴承(AMBs)机电磁耦合机理与磁阻模型,对于其工作性能提升具有重要意义。当前基于脉宽调制(PWM)开关功放的磁轴承自传感方法,可缩小轴承几何尺寸,提高电气效率和转子动态性能,但存在传感精度不高、路径过长、稳定性较低等问题。针对上述问题,本文旨在提出一种基于PWM开关频率同步采样的离散电流估计(SS-DCE)方法,以缩短自传感路径,改善传感精度,以及提高磁轴承动态性能与工作稳定性。方法:1.通过分析两个相邻离散电流的数学关系,建立转子位移解析表达式;2.基于SS-DCE方法,结合位置式双闭环控制技术,并借助物理传感器实现对AMBs自传感过程的关键参数测试和评估验证。结论:1.磁轴承转子位移是一个关于电压/电流的非线性函数,而利用PWM开关功放纹波特性可使其线性化,进而缩短自传感物理路径,提高工作稳定性;2.自传感路径的长度由滤波器数量和算法复杂度决定,与相位滞后紧密相关;3.与模拟/数字滤波幅度解调法相比,基于SS-DCE的自传感方法的静态精度更高,稳定裕度更大,且具有较好的升速过程频率特性。     

PD控制器作用下磁力轴承转子系统的非线性振动

对PD控制器作用下的磁力轴承转子的机电耦合振动系统进行了研究．将电压控制改为电流控制，并引入了非线性项，应用平均法研究了转子系统的非线性振动，给出了磁力轴承控制系统参数与转子振动之间的关系．     

无轴承电机悬浮控制系统的设计

无轴承电机是利用磁悬浮轴承和交流电机结构的相似性,将产生磁悬浮力的磁悬浮轴承绕组置入电机定子,省去了专门的磁悬浮轴承．通过对转矩绕组和悬浮力绕组的解耦控制,使电机的转子同时具有产生转矩和自悬浮的功能．无轴承电机能够实现高速、无摩擦等优良性能,是当前研究的热点之一,无轴承电机悬浮控制系统设计是该研究的关键．本文介绍了无轴承电机悬浮控制的基本原理,设计了基于转矩绕组转子磁场定向的悬浮控制系统．     

无轴承电机悬浮控制系统的设计

无轴承电机是利用磁悬浮轴承和交流电机结构的相似性,将产生磁悬浮力的磁悬浮轴承绕组置入电机定子,省去了专门的磁悬浮轴承。通过对转矩绕组和悬浮力绕组的解耦控制,使电机的转子同时具有产生转矩和自悬浮的功能。无轴承电机能够实现高速、无摩擦等优良性能,是当前研究的热点之一,无轴承电机悬浮控制系统设计是该研究的关键。论文介绍了无轴承电机悬浮控制的基本原理,设计出了基于转矩绕组转子磁场定向的悬浮控制系统。     

多支点磁悬浮转子临界转速探讨

本叙述了磁悬浮轴承的优越性，讨论了多支点磁悬浮轴承对转子临界转速的影响，具有一定的理论意义和实用价值。     

变速积分PID控制在磁悬浮轴承控制中的应用和改进

通过分析磁悬浮轴承控制系统对积分环节的要求,针对变速积分PID控制器在磁悬浮轴承控制中控制结构转换引起干扰的问题,应用负指数函数的特性,重新设计积分系数函数。并针对磁悬浮轴承系统转子起始位置的不确定性,在积分系数函数的指数部分加入了相对误差的变化率,从而达到了增强控制器的适应性的目的。实验证明,改进的变速积分PID控制器具有较好控制性能和对转子初始位置的适应性。应用16极电磁铁径向轴承,实现转子的径向稳定悬浮。     

交流圆弧磁悬浮感应电机机制研究

磁悬浮（无轴承）电机利用磁场力使转子悬浮并驱动其实现高速或超高速旋转．基于传统电机技术提出一种交流圆弧电机原理,并按电磁轴承悬浮技术,水平方向对称于转子布置2个圆弧电机,垂直方向对称于转子布置2个圆弧电机,构成交流磁悬浮感应电机;建立电机在干扰作用下转子与定子间的间隙（气隙长度）变化规律,基于电磁理论建立了气隙磁感应强度的分布规律,利用虚位移原理建立电机电磁悬浮力和电磁转矩数学模型;通过有限元分析对磁感应强度、电磁悬浮力和电磁转矩等分布特性进行了仿真研究．     

比较电路在磁悬浮轴承控制系统中的应用

经过大量试验研究,对磁悬浮轴承控制系统中选定比较电路,成功地将悬轴控制在设计范围内.     

水电机组在转子偏心影响下的非线性电磁振动分析

介绍了水轮机组发电机转子在转动过程中的三种偏心:静偏心、振动偏心和转动偏心,建立了转子在不平衡电磁力作用下的非线性振动微分方程。采用数值方法分析了转动偏心和静偏心对轴系电磁振动特性的影响,结果表明,这两种偏心与电磁力呈非线性关系,随着偏心的增大使不平衡磁拉力作用不断加强,机组的横向振动固有频率有所降低,转子和转轮的振幅不断增大,倍频共振时的振幅也显著加大,转子系统展现出非常复杂的非线性动力学特征。     

Nonlinear identification of electro-magnetic force model

Conventional attractive magnetic force models （proportional to the coil current squared and inversely proportional to the gap squared） cannot simulate the nonlinear responses of magnetic bearings in the presence of electromagnetic losses,flux leakage or saturation of iron.In this paper,based on results from an experimental set-up designed to study magnetic force,a novel parametric model is presented in the form of a nonlinear polynomial with unknown coefficients.The parameters of the proposed model are identified using the weighted residual method.Validations of the model identified were performed by comparing the results in time and frequency domains.The results show a good correlation between experiments and numerical simulations.     

Analysis on Dynamic Performance for Active Magnetic Bearing—Rotor System

In the application of active magnetic bearings(AMB),one of the key problems to be solved is the safety and stabiltiy in the sense of rotor dynamics,The project related to the present paper deals with the method for analyzing bearing rotor systems with high rotation speed and specially supported by active magnetic bearings,and studies its rotor dynamics performance,including calculation of the natural frequencies with their distribution characteristics,and the critical speeds of the system.one of the targets of this project is to formulate a theory and method valid for the analysis of the dynamic performance of the active magntic bearing-rotor systemby combining the traditional theory and method of rotor dynamics with the analytical theory and design method based on modern control theory of the AMB system.     

推力轴承的力学特性

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｓｉｎｃｅ 1990 ,ａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｄｉｓｃｏｖｅｒｙｉｎｒｏｔｏｒ ｈｙｄｒｏ ｄｙｎａｍｉｃｂｅａｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｄｙｎａｍｉｃｓｉｓｔｈｅｃｏｕｐｌｅｄａｃ ｔｉｏｎｏｆｔｈｒｕｓｔｂｅａｒｉｎｇｕｐｏｎｔｈｅｌａｔｅｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｎａｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍ .Ｉｎｔｈｅ ｐｉｏｎｅｅｒｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈｏｆＭｉｔｔｗｏｌｌｅｎｅｔａｌ .( 1990 ) [1] ,ａｓｅｒｉｅｓｏｆｒｏｔｏｒ ｄｙｎａｍ ｉｃｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｔｈｒｕｓｔｍａｇｎｅ…     

用于被动力/力矩再现的新型磁流变液阻尼器

研制了一种用于被动力/力矩再现的新型磁流变液阻尼器,该阻尼器能够在磁场的作用下产生连续变化的阻尼力/力矩.阻尼器的结构包括一个上盖和一个下盖,一个转子设置于上盖和下盖之间,转子与上下盖之间的间隙充满磁流变液,在磁场作用下其粘度变大时,转子相对于壳体将受阻尼力作用.阻尼力矩的模型主要由以下几部分组成:一是由磁场作用于磁流变液产生的力矩,二是由磁流变液的动力粘度产生的力矩,最后是由装置的摩擦产生的力矩.由动力粘度产生的力矩可以通过简单的方法进行计算,由摩擦产生的力矩可以通过实验测得,而由磁场产生的力矩则要通过电磁场的有限元分析得到.最后,对研制的阻尼器原型进行了性能实验,检验了设计方法的有效性.     

电介质电磁铁的受力分析与计算

与力学中用物体势能的空间变化率来计算力的方法相似,假定受力物体在受力方向上发生微小的"虚位移",根据不同情况下的电源供给系统的能量、系统增加的电磁场能量、静电场力和磁场力做的功之间的关系,就可方便地求出物体受到的静电场力和磁场力.     

径向磁轴承的力学特性

This paper is based on the example of a radial magnetic bearing possessed of eight-pole, and derives the calculation formulas of static and dynamic mechanical characteristics of the bearing, in which the shape and curvature of surface, eccentricity and tilt of the journal are taken into account. Variations of the static and dynamic characteristics of the radial magnetic bearing versus static tilt parameters of journal are discussed. The outcomes show that the static tilt of the journal has influence on the mechanical characteristics of radial magnetic bearing, and change the static load capacity between two radial magnetic bearings and exert coupling effect between them. To study the dynamics of a practical rotor-magnetic bearing system, at least six stiffness coefficients in each radial magnetic bearing must be considered in ideal case, and twelve stiffness coefficients must be considered in general case of tilting journal. Such a find can be used for the coupled electromechanical dynamics analysis of rotor system equipped with magnetic bearings.     

Studies on a passive electromagnetic damper

The passive electromagnetic damper has the same configuration as that of the electromagnetic bearing, but no sensors and no closed loop control are needed. Its robustness and no-contact structure are its great advantages. When the rotor vibrates, the electromagnetic field intensity in the air gap is altered, then fluctuating currents in the damper coils and eddy currents inside the surface layer of rotor are created. Damping force is caused by the fluctuating currents, while retardation torque is generated by eddy currents. The characteristics of a damper may be improved by adding an additional electrical circuit. Numerical studies showed that damping coefficient increases with increasing static current, but decreases with increasing frequency. And the damping coefficient of the improved damper at higher frequency is more evident than that of the original damper. Experimental results showed that the resonant vibration around the first critical speed was obviously suppressed by both types of passive electromagnetic damper.     

新型硬磁材料的磁力计算及力学参量测试系统

论述了用新型硬磁材料设计的磁力轴承的吸力理论计算方法，并介绍了所设计的测量磁偏心、横向刚度和磁拉力的装置