磁悬浮轴承的电磁设计计算研究

研究了电磁轴承偏置电流对其性能的影响 ,给出了电磁轴承电磁设计的基本原则和基本步骤 ,将电磁轴承的设计分成两个步骤 ,即不考虑铁心磁阻的初始设计和考虑铁心磁阻的校算设计 .实际的样机设计表明 ,该方法不但简单明了 ,而且能够迅速达到理想设计方案     

径向磁力轴承的结构分析与优化设计方法

针对径向电磁轴承的结构及优化问题进行分析研究。以8磁极径向电磁轴承为对象,分析了简化的非极靴模式设计磁极结构尺寸的两种设计方法,并推导了具体的步骤。分析结果表明：在仅考虑电磁轴承的结构影响,且当磁极与线圈的周向宽度比约为1：2时,设计的电磁轴承可以获得最大的力。给出了一个实际的算例,将其结果与传统的仿电机磁极极靴模式设计进行对比,从定性与定量的角度分析了两者的异同。     

以电磁轴承支撑挠性转子的鲁棒控制器设计

研究了含有参数不确定性的以电磁轴承支撑挠性转子的鲁棒H∞控制器，折衷考虑转子系统的外激励干扰衰减和转子系统参数摄动，将参数摄动转化为外扰动输入，建立了以电磁轴承支撑挠性转子H∞标准模型．数值仿真表明：建立的H∞标准模型合理；采用H∞控制设计的电磁轴承主动控制系统，能够有效的抑制参数摄动引起的扰动和持续的外激励干扰．     

电磁轴承的力学特性

本文导出了主动型电磁推力轴承的承载能力、刚度、阻尼和稳定区域的解析表达式并对其进行了无量纲化计算，以ＰＤ和ＰＩＤ控制为例推导出调节参数与轴承设计参数、偏置电流的关系式和各种静、动力学特性曲线，为进一步研究多自由度控制的电磁轴承转子系统的动力学性能打下基础．本文的研究方法和部分结果也适用于电磁径向轴承．     

重勒电磁轴承设计研究

研究了电磁轴承重静载时结构参数设计的几个关键问题，提出了有静载时差动控制电磁铁静态工作点的设置及解决启浮问题的方法，给出了具体的设计步骤，对重载电磁轴承的结构参数设计有实际的指导意义。     

单自由度电磁轴承系统的起动性能分析

在建立电磁轴承数学模型的基础上，设计了基于H∞控制理论的鲁棒控制器，研究起动时系统的响应、受扰情况及控制电流和转子位移之间的关系，讨论起动性能的影响因素．实验表明，H∞控制器作用下的电磁轴承系统具有良好的起动特性、鲁棒性和干扰抑制效果．     

电磁轴承的H∞鲁棒-模糊控制器设计

电磁力非线性,转子的动态特性复杂性及模型参数不准确是电磁轴承控制器设计不可回避的问题.考虑了电磁轴承气隙、励磁电流、转速、温度对电磁力影响及转子动态性能复杂性和模型参数摄动,结合T-S模糊模型利于解决非线性特点及H∞鲁棒控制方法抑制扰动强鲁棒性特点,设计了H∞鲁棒-模糊电磁轴承控制器.实验表明:采用H∞鲁棒-模糊控制器,电磁轴承系统具有较好的动态性能和鲁棒性能,削弱了电磁力非线性、转子的动态特性及系统参数摄动对系统性能的影响.     

高速电机的设计特点及相关技术研究

简要介绍了高速电动机和发电机的结构类型、设计特点、关键技术及研究现状.以高速永磁电机为例，重点阐述了高速转子的电磁与结构设计、转子强度与刚度分析、永磁体的保护方法、定子铁心与绕组的结构设计与电磁性能计算、高频与高速附加损耗计算、温升计算与冷却散热方式.此外还简要介绍了高速磁悬浮轴承的结构原理与控制方法、高速发电机和电动机的功率变换与控制技术，并对高速电机的发展趋向进行了展望.     

压应力对硅钢片磁特性的影响研究

并联电抗器是电站设备中噪音的主要来源,设计和研究低噪声电抗器具有重要意义。依据间隙铁心式电抗器铁心的结构特点,需要螺栓的紧固作用,在工作状态下电抗器的间隙式铁心部分受压应力作用。为了准确分析间隙铁心式电抗器的工作磁特性和电磁振动,开展了不同应力下多种铁心硅钢的磁化和磁致伸缩特性测量,并基于测量数据对电抗器样机电磁振动进行了分析计算。文中首先改进磁致伸缩测量系统,测量获取首钢3种典型铁心用硅钢在不同应力,特别是压应力下的磁化和磁致伸缩特性;考虑铁心磁致伸缩效应,对不同硅钢牌号制造的间隙电抗器铁心,分别对其不同应力下的磁场和机械场进行分析计算,获得了铁心磁通密度和应力的分布,以及不同位置的振动情况。本文的研究成果可为低噪声间隙铁心式电抗器的设计提供不同硅钢磁特性数据和理论分析方法。     

电磁轴承的鲁棒控制与稳定性研究

针对电磁轴承存在控制稳定性的问题，应用Riccati方程研究了具有不确定因素影响电磁轴承控制的鲁棒稳定性。从理论上给出了电磁轴承的鲁棒控制器，利用阶跃载荷和正弦载荷分别进行了控制仿真研究，得出了数值仿真结果。研究结果表明：利用鲁棒控制器可实现电磁轴承在各种载荷作用下的有效控制。     

电磁轴承系统刚度与阻尼特性的研究

电磁轴承系统中控制器的参数影响着系统的刚度和阻尼的基本特征,轴承刚度和阻尼特性决定了轴承的基本性能.在Maxwell电磁力公式基础上,分析了控制参数与轴承刚度和阻尼的的关系,得到了刚度、阻尼与控制参数之间的线性与非线线性关系解析解,并推导了在PID控制器作用下,电磁轴承系统的线性刚度.     

电磁轴承系统中的功率放大器

就电磁轴承系统线性和开关功放各主要参数的设计方法及这些参数与电磁轴承系统的关系作一讨论,提出了设计中的一般原则和注意事项     

电磁轴承系统的动力学建模与运动稳定性分析

电磁轴承系统是一个复杂的机电磁综合系统.为了研究处在电磁轴承环节中的转子的基本动力学特性,需要提出数学研究方法.本文运用转子动力学、振动力学等理论工具,建立电磁轴承-转子系统的动力学模型,并对该系统的稳定性进行了分析,同时给出了具体的算例.     

单相开关磁阻电机径向力的研究

针对开关磁阻电机特殊双凸极结构和非线性磁饱和产生较大电磁噪声的问题,设计一台相数最少的新型结构单相开关磁阻电机。对引起电磁噪声的径向力进行计算,分析径向力的产生原理和分布情况,采用有限元仿真软件Ansoft对其进行静态和动态磁场的仿真,并从结构参数出发对定子所受径向力进行优化,从而减少单相开关磁阻电机的电磁噪声和转矩脉动。     

偏置线圈式电磁轴承的研究

介绍了双线图结构的电磁轴承工作原理，推导了这种电磁轴承的数学模型，给出了控制系统框图。通过实验，与普通不带偏置线圈的电磁轴承进行了比较，得到了性能不变，功耗显著降低的结论。     

混合磁路多边耦合电机的转矩提升功能

为对混合磁路多边耦合电机在提升电磁转矩方面的作用做一分析,通过理论分析和实验研究对比这种电机和同体积的混合式步进电机的电磁转矩,说明该结构的电机在提升电磁转矩方面的作用.运用等值磁网络模型的方法解析得到混合磁路多边耦合电机的电磁转矩,指出电磁转矩中含有永磁体转矩、磁阻转矩和轴向线圈转矩3种成分,其中轴向线圈转矩的存在是混合磁路多边耦合电机转矩较混合式步进电机转矩增加的原因.实验结果说明了轴向线圈在提高电机电磁转矩,提高电机铁心利用率方面的作用.     

电磁轴承控制系统参数与刚度,阻尼的关系

针对轴承－转子－控制器组成的主动型电磁轴承系统，分析了其控制系统的稳定性，提出了具有实际意义的三种刚度及阻尼定义。计算机辅助分析提供了分析电磁轴承系统动态性能及复刚度的理论依据。所得结果均和一个五自由度控制磁悬浮轴承系统的实验结果相一致。     

电磁驱动微器件动态吸合特性分析

电磁驱动微型器件的吸合特性一般是基于准静态假设进行分析,所建立的模型与实际开关工作过程有偏差,因此建立更接近其实际工作情况的动态吸合模型,有助于指导开关器件的设计与控制．在忽略阻尼且考虑磁芯磁阻的情况下,以能量法为基础分析了阶跃磁动势驱动时两种器件的动态吸合特性．结果表明: 竖直式结构的动态临界吸合位移值是准静态值的1.5倍,其产生动态吸合现象所需的阶跃磁动势幅值为准静态模型的91.9％; 旋转式结构的动态临界吸合角度值比准静态模型值大29％到46％(随磁芯磁阻减小而增大),所需的临界阶跃磁动势幅值为准静态模型的91.2％．     

电磁轴承电气系统可靠性分析

为了提高电磁轴承的可靠性,对电磁轴承的电气系统进行了分析,绘制了可靠性框图,针对乙烯制冷压缩机中的电磁轴承的可靠性进行了计算,提出了电磁轴承电气系统中各组件的可靠性技术要求,并对故障原因及其影响作了分析,提出了提高电磁轴承可靠性的方法.     

比例电流条件下整体四磁极电磁轴承耦合分析

研究整体径向电磁轴承(AMB)耦合问题.首先描述了四磁极整体径向AMB的结构特点和等效磁路模型,然后定义了相对耦合干扰系数函数的概念,并利用磁路安培定律导出其计算公式.以具体的AMB系统为背景,考虑合理的比例电流假设后,给出相对耦合干扰系数函数的曲面以及特殊位置下的曲线.分析表明针对整体式AMB系统,不仅自身自由度上存在耦合误差,还会对另一自由度产生很大干扰,因此建议径向电磁轴承应该采用分体结构.本文方法也适用于分析多磁极整体式AMB电磁耦合问题.