混合磁悬浮水轮发电机组转子承重系统可行性分析

为了验证混合磁悬浮水轮发电机组转子承重系统设计的可行性和模型的正确性,利用陕西安康水电站水轮发电机组的实际数据以及永磁悬浮装置和电磁悬浮装置数学模型对混合磁悬浮承重系统进行计算分析,并建立了混合磁悬浮承重系统参数计算优化的Excel计算表,利用该表动态地分析了数学模型各参数变化对磁悬浮力计算结果的影响,实现了结构参数的整体优化.该优化计算数据与传统推力轴承支承方式的比较分析结果表明,混合磁悬浮承重系统可大大减小水轮发电机组轴承的摩擦和损耗,提高水轮发电机组的效率,有效地延长水轮发电机组转子承重系统的使用寿命.     

二维高精度磁悬浮定位平台的研究

为了解决传统精密机械支承平台由于传动副的间隙、摩擦以及传动杆件弹性变形等引起的运动与定位误差问题,研制了具有“近零摩擦”运动副的高精度磁悬浮二维定位平台样机．该定位平台采用两层结构,最大行程500mm,每层平台均采用结构相同的6对电磁铁,并以四角磁悬浮支承和侧向平动控制的方式置于导轨之上来实现平台的磁悬浮运动．通过设计磁悬浮平台的受力结构,获得了对平台垂直、水平方向的解耦控制方案．根据电磁轴承系统的数学模型分析,设计并开发了二维电磁悬浮平台和控制系统,使用dSPACE数字控制平台和模拟控制手段,实现了电磁悬浮平台在比例、积分和微分（PID）控制下的5自由度静态稳定悬浮．试验结果表明,悬浮精度达到了10μm,因而有希望成为新一代半导体制造中的高精度定位平台．     

新型高速磨床主轴用磁悬浮轴承的设计

机床中的支承系统是限制主轴转速的首要因素,磁悬浮电磁轴承是实现高速主轴系统的主要支承之一,电磁轴承结构的设计非常复杂,且目前尚没有统一的设计方法。文章在结合电磁铁,电机定、转子的设计方法,并考虑电磁轴承的一些特殊要求的前提下,提出了一种磁悬浮电磁轴承的设计方法与步骤,并进行了样机设计。     

永磁悬浮带式输送机侧向力与跑偏问题

针对永磁悬浮带式输送机侧向稳定性问题,对平型、V型及槽型三种悬浮支撑结构进行研究。建立了三种悬浮系统的三维简化模型。基于FEM(finite element method)对悬浮力和侧向力进行有限元解析。结果表明,槽型结构承载能力和侧向防跑偏综合性能最好。将不同气隙情况下槽型结构侧向受力等效为磁力弹簧,拟合得到磁力弹簧动态载荷和刚度表达式,完成非线性弹簧一阻尼振动系统仿真。槽型结构悬浮系统在非平衡位置开始运动,在平衡位置附近振动,振幅逐渐减小,最终达到侧向平衡。结果表明,槽型永磁悬浮装置具有侧向自动回正调整功能。为永磁悬浮带式输送机结构设计及参数选择提供了参考。     

新型永磁悬浮轴承在透平机及心脏泵中的应用

为验证永磁悬浮轴承在旋转时能否实现转子的稳定悬浮,将自行设计的新型永磁悬浮轴承应用到透平机和离心式心脏泵中,并利用Hall传感器分别测量二者转子旋转时的偏心距,用速度传感器分别测量二者的旋转速度.发现当转速高于某一临界值(透平机为l 800r·min-1,心脏泵为3 250 r·min-1),透平机和心脏泵的转子偏心距...     

可控磁悬浮系统的转子周期性振动抑制

为了有效抑制电磁轴承支承转子的周期性振动,研制了一种结构为重复控制和比例-积分-微分(PID)控制相结合的混合控制器.该混合控制器不仅保证了磁轴承的动态特性,而且消除了系统中的周期性扰动.通过讨论重复控制器的增益系数、截止频率对磁轴承的响应速度、稳定性的影响,给出了控制器的设计过程和参数整定方法.采用高速磁悬浮电机对磁轴承的性能进行了试验,试验结果表明,该控制器具有良好的动态特性,可有效地抑制电磁轴承-转子系统的周期性振动,并减少了转子频谱中的三倍频成分,从而提高了电磁轴承的支承精度.     

磁刚度与电磁悬浮的稳定性分析

电磁悬浮，也称为引力悬浮，简称EML，即利用铁磁体和电磁体之间的吸引力来悬浮物体，电流恒定系统本身具有不稳定性，需要反馈力来稳定EML装置。要实现稳定性设计，EML中主要有两种控制方法，一种是直接的，位置反馈控制方法，另一种是ac调制或间接的反馈方法。为了实现稳定悬浮，磁力应具备恢复力的特征。在此先分析了两种悬浮系统的磁力，提出直接利用磁刚度（类似于弹簧刚度）的概念进行两种电磁悬浮的稳定性设计。在直接位置控制中，要实现的条件是控制刚度要比负的磁刚度大；在间接控制中，需要满足的条件是磁刚度大于零。     

水轮发电机组轴系非线性电磁振动特性分析

根据不平衡磁拉力与转子偏心的非线性关系,把气隙磁导展开为傅里叶级数,推导出不平衡磁拉力的解析式,建立了水轮发电机组轴系非线性电磁振动的动力学模型和微分方程,并采用数值方法分析了不平衡磁拉力下转子系统的非线性动力学响应.仿真结果表明:发电机转子和水轮机转子随激磁电流变化存在周期1运动、周期7运动及复杂的拟周期运动等,其特征频率除主要在1倍频处外,还分别在1.2～1.5倍频和0.2～0.8倍频处存在大量的谐波分量;随着转子质量偏心的增大,转子系统的固有频率降低,发电机转子高频分量不断减小,水轮机转子低频谐波却不断增大.     

飞轮储能用Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机的设计

为了有效简化系统结构,提高系统功率密度和效率,提出一种外转子Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机应用于飞轮储能系统的电动机/发电机.阐述了外转子无轴承永磁电机的工作原理;分析了Halbach阵列永磁转子的结构和性能;通过有限元方法对电机的气隙磁场、反电动势、径向悬浮力、单边磁拉力和电磁转矩进行计算和分析;最后采用场路耦合瞬态有限元法分析了无轴承永磁电机的转子涡流损耗.仿真结果表明,与传统的无轴承电机相比,Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机在气隙磁场、反电动势、径向悬浮力、单边磁拉力、电磁转矩以及转子涡流损耗方面表现出更好的性能,适合应用于飞轮储能系统.     

基于非线性等效磁路模型的水轮发电机组转子系统电磁磁力减载分析

为提高水轮发电机组转子系统的电磁减载力,充分考虑磁路饱和情况的影响,建立了电磁减载装置的非线性分段等效磁路模型,将粒子群算法应用到该磁路模型的求解中。以HL100-LJ-210水电机组为实例,分析了其电磁减载力随电路的变化规律。通过有限元法验证了该计算方法的可行性;利用该方法对磁路饱和情况进行估计;并针对装置存在的磁饱和问题提出了相应的解决措施,有效地提高了电磁减载力,为改善水轮发电机组推力轴承运行条件提供了理论依据。