無軸承電機的結(jié)構(gòu)與懸浮控制

機械論文編號:JX415  包括設(shè)計圖,說明書字數(shù):19415.頁數(shù):39
目錄
第一章  緒論 3
1.1 無軸承電機的研究意義與現(xiàn)狀 3
1.1.1 無軸承電機的研究意義 3
1.1.2 無軸承電機的研究現(xiàn)狀 5
1.2論文的提出及論文的內(nèi)容安排 6
1.2.1 論文的提出 6
1.2.2 論文內(nèi)容的安排 7
第二章 機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 8
2.1 引言 8
2.2 無軸承電機的系統(tǒng)設(shè)計 8
2.2.1 轉(zhuǎn)軸部件主要結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計 9
2.2.2 主軸上零件的布置 9
2.3無軸承電機的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 10
2.4 無軸承電機主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 11
2.4.1 無軸承電機磁懸浮軸承總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 11
2.4.2 永磁偏置徑向軸向磁軸承的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 11
2.5 無軸承電機的主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 12
2.5.1 電磁軸承的定子與轉(zhuǎn)子 13
2.5.2 傳感器支架及其基準(zhǔn)環(huán) 13
2.5.3 缸筒 14
2.5.4 轉(zhuǎn)軸 16
2.5.5 電磁軸承端蓋 16
第三章  磁懸浮軸承的工作原理及數(shù)學(xué)建模 18
3.1 引言 18
3.2 磁軸承的組成 19
3.2.1 磁軸承的機械系統(tǒng) 19
3.2.2 磁軸承的偏磁回路 19
3.2.3 磁軸承的控制回路 20
3.3 磁軸承的基本工作原理 21
3.3.1 永磁偏置徑向軸向磁軸承的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 22
3.4 永磁偏置軸向徑向磁軸承的建模 24
3.4.1 磁路計算的基本定律和公式羅列 25
3.4.2 永磁偏置徑向軸向磁軸承的等效磁路分析 25
3.4.3 徑向—軸向磁軸承的吸力方程 27
3.4.4 徑向—軸向磁軸承在平衡位置的承載能力 28
3.4.5 徑向—軸向混合磁軸承參數(shù)設(shè)計 29
3.5 混合磁軸承的具體參數(shù)設(shè)計 32
3.5.1 選取永磁材料 33
3.5.2 確定工作氣隙磁感應(yīng)強度 33
3.5.3 磁極面積的計算 33
3.5.4 求定子內(nèi)徑 34
3.5.5 求磁極弧長及疊片厚度 34
3.5.6 安匝數(shù)的計算 34
3.5.7 匝數(shù)與電流的分配 34
3.5.8 線徑 34
3.5.9 窗口面積的求取 35
3.5.10 永久磁鐵參數(shù)計算 35
第四章  結(jié)論 36
參考文獻 39
致   謝 39

摘要
本論文闡述的是對無軸承電機的研究，設(shè)計，以及工作原理。我們知道，電機高速運轉(zhuǎn)對機械軸承振動沖擊大，機械軸承磨損快，大幅度縮短了軸承和電機使用壽命，為此用機械軸承來支承高速電機嚴重制約著電機向更高速度和更大功率方向發(fā)展。近 20 多年來發(fā)展起來的磁軸承 ，是利用磁場力將轉(zhuǎn)子懸浮于空間，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子和定子之間沒有機械接觸的一種新型高性能軸承。而無軸承電極與普通電極相比有很多優(yōu)點：① 徑向懸浮力繞組疊加到電機的定子繞組上，普通電極相比有很多優(yōu)點。② 結(jié)構(gòu)更趨簡單，維修更為方便，特別是電能消耗減少。所以無軸承電極正適合現(xiàn)在的發(fā)展，對他的研究意義十分重大。
無軸承電機并不是說不需要軸承來支承，而是不需單獨設(shè)計或使用專門的機械軸承、氣浮或液浮軸承。由于磁軸承結(jié)構(gòu)與交流電機定子結(jié)構(gòu)的相似性，把磁軸承中產(chǎn)生徑向懸浮力的繞組疊加到電機的定子繞組上，構(gòu)成無軸承電機，。證電機定子等效繞組產(chǎn)生的磁場極對數(shù)與徑向懸浮力繞組產(chǎn)生磁場極對數(shù)的關(guān)系為: =，懸浮力繞組產(chǎn)生的磁場和電機定子繞組（或永磁體）產(chǎn)生的磁場合成一個整體，通過探索驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)力和徑向懸浮力耦合情況以及解耦方法，獨立控制電機的旋轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮，實現(xiàn)電機的無軸承化。
無軸承電機是典型的機電一體化產(chǎn)品，由于它具有優(yōu)良性能及其在眾多工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用前景，使得無軸承電機技術(shù)越來越受到國內(nèi)外專家、學(xué)者的關(guān)注與重視。而我國對這一技術(shù)的研究尚不成熟，針對這種情況，我們在畢業(yè)設(shè)計中選擇了這一課題。鑒于無軸承電機不但具有磁懸浮軸承的優(yōu)點，而且比其他同功率的電機及支撐裝置，體積小、重量輕、能耗小，對于提高高速及超高速運轉(zhuǎn)機械的工作性能具有重要意義，本文就是基于這些問題提出的。
關(guān)鍵詞：軸承，電機