磁悬浮平台的电磁铁设计和仿真

来源 :第七届中国磁悬浮轴承学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:anglersss
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本文利用磁悬浮技术的相关原理,搭建了一种新型的能够实现悬浮支承和水平定位的磁悬浮运动平台,平台具有大跨度、大气隙的特点.本文提出了平台的整体结构,对电磁铁结构进行设计和优化,对电磁铁的轴向和径向(横向)承载力及其耦合性进行计算和分析,基于ANSYS有限元分析方法,对所设计电磁铁的承载力、磁场分布、磁感应强度做出相应的仿真分析.
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电涡流位移传感器以其高精度、非接触测量等特点,在磁悬浮轴承中得到广泛应用.为提高调幅式传感器正弦载波信号的稳定性和可调性,降低电路功耗和复杂性,提出了直接使用磁悬浮轴承的现场可编程门阵列(FPGA)控制芯片的数字输出信号作为传感器激励源的设计.从信号输出稳定性以及传感器测量线性化方面,对提出的设计在理论计算以及实验上进行了研究分析和比较,并根据差动测量电路实际应用需求对设计进行优化.实验结果表明,
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当磁悬浮转子发生跌落时,可能会出现三种动响应.本文提出了一种基于巴特沃斯双线性分布的转子跌落动响应识别方法,该方法可使控制器在转子跌落时自动切换控制算法.
为正确提取磁悬浮轴承跌落过程中发生反向涡动时轴轨迹的时频特征,本文引入了一般化线性调频小波变换(Generallinear chirplet transform,GLCT).为分析不同时频方法在信号时频特性分析的优缺点,分别采用了短时傅里叶变换、Wigner-Ville分布、GLCT和Hilbert transform对磁悬浮轴承跌落过程中反向涡动情况下轴系Y轴方向上的位移信号进行了处理.结果显示
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介绍了工程实际常用的轴向电磁轴承.给定转子推力盘面积和转子芯轴直径,通过调整定子线圈参数,改变轴承结构,以磁通损耗小且轴向承载力大为目标,对定子结构进行优化设计.利用有限元仿真软件搭建轴向电磁轴承的结构模型,对磁路、磁力以及漏磁进行仿真分析.理论研究与有限元分析结果对比表明:定子线槽长宽比5~10时,力较大;气隙比大于13时,径向漏磁小对力的影响减小.
本文设计了一种用于惯性稳定平台的五自由度电磁轴承,该轴承具有结构紧凑、质量轻等优点.采用等效磁路法设计了磁轴承主要结构参数,采用有限元法对磁路进行了验证,对磁轴电磁和力学特性进行了分析.结果表明,所设计的磁轴承满足承载力要求;径向衔铁与轴向衔铁磁通耦合很小,可忽略不计;工作范围内力-电流线性特性较好.
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