用于支承高速電主軸的交流磁軸承結構優(yōu)化與系統(tǒng)設計.pdf

1、磁軸承是利用磁場力將轉子懸浮于空間，實現(xiàn)定子和轉子之間沒有機械接觸的一種新型高性能軸承，具有無摩擦磨損、無需潤滑和密封、轉速高、精度高、壽命長等許多突出優(yōu)點，在數(shù)控機床等機械加工領域中具有潛在應用價值。目前國內(nèi)外對磁軸承的研究多為直流式磁軸承，而直流開關功率放大器相對于交流逆變器來說其體積大、功耗大及成本高。論文研究設計了新型的三相交流主動磁軸承和集徑向、軸向控制于一體的徑向-軸向共用偏磁電流主動磁軸承，均采用三相功率逆變器提供徑向控制

2、電流，大大減小了功率放大器體積，降低了功率損耗，降低了成本，三自由度主動磁軸承利用軸向線圈同時為軸向和徑向提供偏磁磁通，大大提高了磁軸承徑向的承載力。在此基礎上，論文設計了用于支承高速電主軸的五自由度磁軸承樣機以及數(shù)字控制系統(tǒng)，為電主軸進入實用化研究奠定了基礎。文章主要研究工作如下：
　　 首先，設計了用于高速電主軸懸浮支承的三相交流主動磁軸承和徑向-軸向共用偏磁電流的主動磁軸承，采用等效磁路法對兩種磁軸承的磁路進行了計算，導出

3、了其徑向和軸向懸浮力數(shù)學模型。依據(jù)數(shù)學模型及性能要求，給出了相關設計參數(shù)的方法。采用仿真軟件MATLAB對各自懸浮力的非線性和耦合性特性進行了仿真分析，采用ANSOFT軟件對磁軸承的機械結構和磁路結構進行了計算分析，并分別提出了兩種新型磁軸承的控制策略。
　　 其次，在MATLAB/SlMULINK仿真環(huán)境下，構建了徑向-軸向共用偏磁電流的主動磁軸承控制系統(tǒng)仿真模型，并進行了仿真研究。仿真結果表明，采用分散的PID對各自由度進行