1、熀秋，邓智泉，袁寿其，李冰等，永磁偏置径向轴向磁悬浮轴承工作原理和参数设计中国电机工程学报，年月，第卷第期王晓琳，邓智泉，严仰光，种新型的五自由度磁悬浮电机，南京航空航天大学学报，年月，第卷第期王怀颖，永磁偏置的磁力轴承的研究，南京师范大学学报工程技术版，年，第卷第期度磁轴承图两种磁轴承系统的比较磁轴承的组成个完整的电磁轴承系统主要由机械系统偏磁回路控制回路三个部分组成，各部分可有多种不同的结构，应根据应用情况和精度要求等设计。磁轴承的机械系统磁轴承的机械系统是由磁轴承系统的轴承主体即控制对象主要包括定子组件转子组件保护轴承及其他辅助零部件组成。其结构形式主要取决于定子组件的电磁铁和永磁体的形式。主要有轴向电磁轴承径向电磁轴承径向推力电磁轴承。这里采。
2、用混合径向轴向电磁轴承于体的永磁偏置径向轴向磁轴承。采用如此结构的优点在于两个磁轴承合为个，结构更紧凑，轴向利用率和轴承刚度显著提高，可突破大功率和超高转速限制，并可实现微型化磁轴承轴向长度大幅度缩短，磁轴承和无轴承电机之间的耦合程度也大为降低，便于实现五自由度悬浮用于控制悬浮的功率电路大为减少，简化了控制系统④混合磁轴承独特的磁路结构使其具有轴向径向自我解耦的功能，其控制方法与传统磁轴承电机类似。磁轴承的偏磁回路在永磁偏置的电磁轴承中，偏置磁场是由永磁体提供的，而电磁铁提供控制磁场，产生控制磁场的电流可由恒流源提供。如此的偏置回路可以减低功率放大器的功耗及减少电磁铁的安匝数，缩小电磁轴承的体积，提高承载能力。磁轴承的控制回路控制回路是电磁轴承系统的。
3、个重要环节，其性能与系统的稳定性及各项技术指标都有密切关系。它由控制器功率放大器和位移传感器等组成。控制器控制器的电路部分可以是模拟的，也可以是数字的。采用模拟电路的好处是响应快性能好且稳定成本较低而采用数字电路的优势在于易于实现复杂的控制规律易于修改，但存在时间延迟较大的缺点。目前，广泛采用的控制器是经典比例积分微分电路，也可以采用精确的数字控制。设计的主要内容是确定其电路参数的选择范围，以保证控制的稳定性。功率放大器功率放大器是电磁轴承系统的个重要环节，它与采用的控制直接有关，同时也影响调节参数的选取范围。功率放大器的输入为控制电压，输出可以是电压或电流。在电磁轴承系统中功率放大器的作用是向电磁铁提供产生电磁力所需的电流。常见的功率放大器有两种形。
4、式即电压电压型功率放大器和电压电流功率放大器。从传递函数来看，前者的传递函数是个无量纲量，而后者具有量纲。从输出量的性质来看，前者的输出为电压而后者为电流。在电磁轴承系统中，若采用电压电压型功率放大器，我们称之为电压控制策略若采用电压电流功率放大器，则称之为电流控制策略。虽然，目前常见的功率放大器多为电压电压功率放大器，但在电磁轴承系统中采用的往往是电压电流功率放大器。功率放大器的输出与电磁铁线圈相联后，直接控制的是线圈上的电流。传感器传感器是电磁轴承系统的核心部件之，它的性能对系统的控制精度起决定作用。其反馈信号可以是多种多样的，位移速度电流电磁力磁通量等都可以作为反馈控制信号。目前，多采用位移传感器，轴向推力电磁轴承也可以采用速度传感器。由于电磁。
5、铁线圈电感的影响使电流产生滞后，势必影响到系统的各项性能指标，因而，选择的传感器应能消除上述因素的影响。具体地说，电磁轴承系统对位移传感器的第个要求是非接触式的，进步说，这种传感器必须能够测量旋转表面，所以转子的几何形状表面质量等都将影响测量结果。从理论上看，利用电容电感霍尔效应磁阻抗等均可实现此目的。电磁轴承对传感器的要求还有能真实反映出转子中心的位移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及精度的重复性，同时还要求有定的频率范围。磁轴承的基本工作原理永磁偏置的电磁轴承结构原理见图所示。转子在永久磁铁产生的静磁场吸力作用下处于悬浮的平衡位置中间位置，这个位置也称为参考位置。由于结构的对称性，永久磁铁产生的永磁磁通在转子上方气隙处和转子下。
6、方气隙处是相等的。此时若不计重力则两气隙处对转子的吸力相等，即。假设在参考位置上转子受到个向下的外扰，转子就会偏离其参考位置向下运动，由于转子上下气隙的间隙变化，使得其磁通变化即上间隙增大，磁通减少下间隙减小，磁通增加。由于，故由磁场吸力与磁通的关系可得转子受。在未产生控制磁通之前，由于，故。由于外扰力使转子向右运动，此时传感器检测出转子偏离其参考位置的位移量，控制器将这位移信号转变成控制信号，功率放大器又将此控制信号变换成控制电流，这个电流流经电磁铁线圈绕组使铁芯内产生电磁磁通，在转子左面的处由励磁磁通和永磁磁通的流向相同，与永磁磁通叠加，使气隙处总的磁通增加，即励磁磁通在右面气隙处，由于与永磁磁通的流向相反，故在气隙处。
7、的总磁通减少为。根据吸力公式和，要满足，使转子回到参考位置的条件为如果转子受到个向左的外扰力，可以用类似的方法进行分析，得到相反的结论。因此，不论转子受到向右或向左的外扰动，带位置负反馈的永磁偏置轴向磁轴承系统，其转子通过控制器控制励磁绕组中的电流，调节左右气隙磁通的大小，始终能保持转子在平衡位置。第四章结论为了减小磁轴承电机的轴向长度提高临界转速缩小系统体积和提高系统的可靠性，实现磁轴承的集成化小型化，本文针对无轴承电机的种新型的永磁偏置径向轴向磁轴承进行了初步的研究，研究工作主要包括以下几个方面结合磁轴承系统与电机系统结构，总体描绘出无轴承电机的总体结构草图，继而从总体结构入手，设计无轴承电动机的主要零件结构，并附带介绍了些加工工艺。
8、。基于前章设计的磁轴承结构，阐述了磁轴承的基本工作原理，有针对性的研究了种新型永磁偏置径向轴向磁轴承的工作机理采用等效磁路法建立了该磁轴承的数学模型，并通过该磁轴承的承载力公式及相关电机设计经验公式推得设计该磁轴承结构参数设计方案，且以具体实例演示了该磁轴承参数设计的般计算过程。由于永磁偏置径向轴向磁轴承的控制系统较为复杂，尤其要提高控制转速来充分发挥这种磁轴承的优势，使得控制系统需要较好的抗干扰能力和定的稳定性。本文阐述了控制理论的基本原理，并将其用于永磁偏置径向轴向磁轴承的控制研究，通过前章的参数，结合基于根轨迹法的控制参数设计方法，给出了控制器的基本设计过程和设计原则。通过这次设计，不难发现，本文的研究工作取得了些阶段性结论性的结果，但同时也还。
9、存在许多不足之处，今后还需要研究的工作有对于无轴承电机和永磁偏置径向轴向磁轴承的结构参数设计中考虑不够全面，对于其整体结构参数的优化设计是需要更进步研究的内容。本文为简单起见，选用控制器对控制系统进行综合校正，存在启动回绕现象和微分突变现象，应在后续的工作中采用伪微分控制策略设计控制系统。经过这次毕业设计，我的收获不小。由于本次设计的无轴承电机是较先进的机电体化产品，运用到控制理论电磁学理论电子理论机械设计等许多方面的知识，涉及面很广。因此，通过次设计，不仅巩固了本专业的基础知识，并且学到了许多有关电子信息方面的知识，兼培养了自己的综合设计能力。由于本人水平有限，时间仓促，文中难免有和不足之处，敬请老师及同学谅解并予以指正。致谢在本次毕业设计过程中，。
10、我得到了指导老师的悉心指导，在整个设计过程中，老师知识渊博平易近人以及工作忘我等，都给我留下了深刻的印象，在论文完成之际，我首先要向老师表示最最忠心的感谢,此外，我还得到了同组及同班同学的很多帮助同时在资料复印及论文成稿方面，机房的各位老师给予了很大的帮助，在此，并向他们表示最诚挚的感谢,参考文献邓智泉，严仰光，无轴承交流电动机的基本理论和研究现状，电工技术学报，年月，第卷第期邓智泉，何礼高，严仰光，无轴承交流电动机的原理及应用，机械科学与技术，年月，第卷第期朱熀秋，邓智泉，严仰光，袁寿其，无轴承电机的研究原理及研究现状，微电机，年，第期朱熀秋，无轴承电动机轴向磁轴承参数设计与控制系统研究，电工技术学报，年月，第卷第期曾励，陈飞，宋爱平，黄民双，动力。
11、磁悬浮轴承的研究现状及关键技术，到的吸力变为。此时传感器检测出转子偏离其参考位置的位移，控制器将这位移信号变换成控制信号，功率放大器又将该控制信号变换成控制电流，该电流流经电磁铁线圈绕组使铁芯内产生电磁磁通，该磁通在转子上方气隙处与永磁磁通叠加时，由于永磁磁通与电磁磁通流向相同，故使气隙处的总磁通增加，由原来的变为磁通在转子下方气隙处与永磁磁通叠加时，由于永磁磁通与电磁通流向相反，故使气隙处的总磁通减少，由原来的变为。当时，两气隙处产生的吸力又变为使得转子重新返回到原来的平衡位置。同理，转子受其它方向干扰也始终能处于稳定的平衡状态。永磁偏置径向轴向磁轴承的基本结构和工作原理永磁偏置径向轴向磁轴承基本结构见图，由轴向定。
12、子轴向控制线圈径向定子径向控制线圈环型永久磁铁等构成。工作时轴向两个线圈径向分轴向定子轴向控制线圈轴向磁轴承气隙径向磁轴承气隙转子叠片径向控制线圈径向磁轴承定子环型永久磁体图永磁偏置径向轴向磁轴承结构示意图别对置的两个线圈串联作为相关自由度的控制线圈。定子铁芯采用硅钢片叠压而成，永久磁铁采用稀土材料钕铁硼制成。当径向轴向都稳定悬浮时，转子在永久磁铁产生的静磁场吸力下处于悬浮的中间位置，径向和轴向单边的气隙都为。由于结构的对称性，永久磁铁产生的磁通密度在转子上下左右和前后的气隙处是相等的。这类磁轴承利用个径向充磁的环型永磁体来产生轴向和径向气隙的偏置磁场，采用单极性结构使偏置磁场在径向和轴向气隙流出入转子，消除了转子旋转时径向和轴向气隙中的磁极性变化，。
参考资料：
1、该文档不包含其他附件(如表格、图纸)，本站只保证下载后内容跟在线阅读一样，不确保内容完整性，请务必认真阅读。
2、有的文档阅读时显示本站（www.woc88.com）水印的，下载后是没有本站水印的（仅在线阅读显示），请放心下载。
3、除PDF格式下载后需转换成word才能编辑，其他下载后均可以随意编辑、修改、打印。
4、有的标题标有”最新”、多篇，实质内容并不相符，下载内容以在线阅读为准，请认真阅读全文再下载。
5、该文档为会员上传，下载所得收益全部归上传者所有，若您对文档版权有异议，可联系客服认领，既往收入全部归您。
无轴承电机的结构设计（最终版）
