隔离转子型电磁轴承系统的研究.pdf

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1、硕士学位论文隔离转子型电磁轴承系统的研究RESEARCHONISOLATEDROTORTYPEELECTROMAGNETICBEARINGSSYSTEM叶晶哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM714.3学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文隔离转子型电磁轴承系统的研究硕士研究生：叶晶导师：宋立伟教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM714.3U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEn

2、gineeringRESEARCHONISOLATEDROTORTYPEELECTROMAGNETICBEARINGSSYSTEMCandidate：YeJingSupervisor：Prof.SongLiweiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinIns

3、tituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要电磁轴承相对于传统的机械轴承具有无接触、无磨损、使用寿命长的特性，在工业领域有着广阔的应用前景。本文以应用于控制棒驱动机构且定转子需要隔离的电磁轴承为对象，对轴承本体及位移传感器进行研究。首先分析了径向电磁轴承的结构和工作原理，通过磁路法对电磁轴承的数学模型进行了解析分析，推导了电流刚度系数和位移刚度系数与电磁参数和结构参数之间的关系。然后运用有限元仿真软件AnsysMaxwell对电磁轴承进行建模和仿真。分别分析了有无隔层的情况下，磁极布置形式对电磁轴承时的影响，包括磁通路径、气隙磁密大小、电磁力大小等方面，说明了转子

4、在非坐标轴方向偏心时，电磁力不可通过单独沿坐标轴方向偏心相同位移的电磁力叠加得到；分析了电磁力与控制电流的关系、电磁力与位移的关系；对隔层分别采用不同的磁导率时转子所受电磁力进行了仿真，分析了最大电磁力随隔层磁导率的变化规律。接下来分析了差动变压器式位移传感器的工作原理，并建立了相应的数学模型，在AnsysMaxwell中进行有限元建模，对隔层的磁导率以及电导率与灵敏度之间的关系进行仿真和研究，并给出了定量计算结果，得出两者均能影响传感器灵敏度的结论。最后根据样机搭建了实验平台，对转子位移传感器的输出特性进行了测试，有效地验证了在有隔层的情况下，差动变压器仍然能够通过输出电压的变化反应出转

5、子的位置变化。关键词：电磁轴承；隔层；有限元分析；电磁力；差动变压器I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractComparedwithtraditionalmechanicalbearings,electromagneticbearingshavethecharacteristicsofnocontact,nowearandlongservicelife,andtheyhavebroadapplicationprospectsintheindustrialfield.Inthispaper,thebearingitselfandthedisplacementsensorarestud

6、iedbyusingtheelectromagneticbearingwhichisappliedtothecontrolroddrivemechanismandthestatorandrotorneedtobeisolated.Firstly,thestructureandworkingprincipleoftheradialelectromagneticbearingareanalyzed.Themathematicalmodelisdeducedbythemagneticcircuitmethod,andthesignificanceofthecurrentstiffnesscoef

7、ficientanddisplacementstiffnesscoefficientisexplained.ThenthefiniteelementsimulationsoftwareAnsysMaxwellwasusedtomodelandsimulatetheelectromagneticbearings.Theeffectsofthearrangementofthemagneticpolesonthepresenc