多环轴向磁力轴承冗余设计研究

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1、姜资资多环轴建向磁（申请工学硕士学位论文）力华轴承冗余设计研究多环轴向磁力轴承冗余设计研究现黄培养单位：机电工程学院武龙飞学科专业：机械工程汉研究生：黄龙飞指导老师：王晓光教授/博导理工武汉大理工2014年5月大学源源学万方数据分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目多环轴向磁力轴承冗余设计研究英文ResearchontheRedundantDesignofMulti-Ring题目AxialMagneticBearing研究生姓名黄龙飞指导老师姓名王晓光职称教授/博导学位博士单位名称机电工程学院邮编430070副指导老师姓名职称单位名称邮编申

2、请学位级别硕士学科专业名称机械工程论文提交日期2014年4月论文答辩日期2014年5月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席陈作炳评阅人文湘隆宋春生2014年5月万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工

3、大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人承诺所提交的学位论文（含电子学位论文）为答辩后经修改的最终定稿学位论文，并授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期万方数据武汉理工大学硕士学位论文摘要随着主动磁悬浮轴承应用领域的不断拓

4、宽，系统运行的可靠性已成为衡量系统性能的重要指标，提高主动磁悬浮轴承系统的运行可靠性能够推动其更好的应用于高可靠性领域。文中针对磁悬浮轴承运行高可靠性的要求对轴向磁力轴承的冗余设计进行了具体研究。首先，提出了一种沿圆周多环布置的轴向磁力轴承冗余方案并在充分利用导磁材料性能和磁不饱和的前提下推导了具体的结构参数确定方法。然后，对多环轴向磁力轴承出现线圈失效时的残余承载力比率和附加弯矩进行理论分析。在此基础上，结合六环结构的轴向磁力轴承展开，得到了六环结构下的冗余设计准则，完成六环轴向磁力轴承定子的结构设计；根据附加弯矩值将线圈失效形式分为平衡失效和非

5、平衡失效两类，分析了附加弯矩对径向磁力轴承的影响；提出了“镜像失效”、“对角失效”和“残余磁极”三种主动控制方式，从补偿电流、残余磁极利用率、附加弯矩等方面对三者进行了对比。利用ANSYS对已有的两环轴向冗余结构和本文提出的六环轴向冗余结构磁力轴承进行了承载力和冗余度对比。结果表明，本文提出的六环轴向冗余结构在承载力和冗余度方面均优于两环轴向冗余结构。此外，分析了轴承定子侧壁的存在对磁场分布的影响，修正了六环轴向磁力轴承的电磁力模型。最后，利用Matlab的Simulink模块对六环轴向磁力轴承支撑下的磁悬浮转子进行了冗余重构条件下的悬浮特性仿真，

6、验证本文提出的六环轴向磁力轴承能够实现线圈失效情况下的冗余重构，从而实现磁力轴承系统的容错运行。关键词：冗余设计，残余承载力比率，附加弯矩，主动控制方式，冗余重构验证I万方数据武汉理工大学硕士学位论文AbstractAstheapplicationfieldofActivemagneticbearingsisbeingextended,theoperationreliabilityofamagneticbearingsystemhasalreadybecomeanimportantindexinassessingthesystemperforman

7、ce.Itisbeneficialtoitsbetterapplicationinthefieldswithhigherreliabilityrequirementthatimprovingthereliabilityofamagneticbearingsystem.Inallusiontothehighreliabilityrequirementonthemagneticbearingsystem,adetailresearchontheredundantdesignofanaxialmagneticbearingiscarriedoutinth

8、ispaper.Firstly,aredundantdesignschemeisputforwardwiththemult