一、激励磁力轴承及其应用（论文文献综述）
张善猛[1]（2021）在《基于磁轴承一体化的电感传感器性能分析》文中研究说明随着现代工业化的发展,对旋转机械小型化、工作环境清洁化、转速高速化、控制精确化等要求越来越高,磁悬浮电机因其高转速、无摩擦、体积小等优点,近年被大量应用。磁悬浮电机的关键部件主动磁轴承需要实时检测转子位置来改变定子铁芯施加的电磁力,电感传感器是利用线圈的自感或互感系数的变化,线性度好、抗干扰能力较强。首先,对磁轴承和传感器进行一体化结构设计,以适用于磁悬浮电机为目的,设计了传感器结构的尺寸、线圈匝数以及传感器激励等参数。在SolidWorks中建立其三维模型,再导入ANSYS Maxwell中,对一体化磁轴承结构进行磁路的仿真分析,确定控制线圈与传感器线圈单独形成磁回路,且线圈之间无相互干扰,验证了一体化结构的可行性。其次,对电感传感器进行了电路设计,选用MAX038芯片来产生激励信号,设计了信号检测与处理电路,加工了传感器驱动和调理电路板。因MAX038芯片带负载的能力有限,其最大工作频率只能调谐到0.94MHz,所以设计两种优化电路方案,MIC 1555芯片产生方波信号;4MHz晶体振荡器产生方波信号。最后,搭建了电感位移传感器静态标定实验平台,研究了磁轴承的气隙、转子材料、线圈匝数对位移测量的影响,以及电路参数对传感器检测范围的影响。实验分析表明,在量程1mm和0.6mm的有效的测量范围内,得出径向灵敏度曲线图（绝对值）;对比了铝和不锈钢两种材料轴向、径向位移检测精度。本文设计的磁轴承一体化电感位移传感器结构简单、磁极间耦合作用弱,能够满足磁悬浮电机测量精度的要求,为磁轴承位移传感器的研究提供了一定的理论支持。
王文军[2]（2021）在《磁悬浮轴承多自由度转子系统的协同控制研究》文中提出磁悬浮轴承凭借磁场作用和转子不产生接触,无需润滑,所以没有油污、摩擦和磨损的问题,使用寿命长,应用前景广泛。磁轴承支承转子系统是一个多自由度、高度耦合的非线性系统,数学模型复杂,大多数控制方法都是先对数学模型进行解耦或线性化等简化处理再进行控制,其中最常用的方法就是PID控制,这种控制方法简单且控制效果尚可,但应对外界干扰时表现较为一般。当出现负载不确定且大范围变化时,就要寻求另一种较为先进的控制方式,于是论文提出了一种新型的针对电磁轴承的控制方法—协同控制,其广泛应用于多无人机、多电机等多个体间协同运作的场合,而且基于协同控制理论设计出的控制系统具有抗扰动的鲁棒性和系统控制稳态性好等优点,适用于非线性、强耦合的系统,而且算法简单,易实现数字控制。因此论文探究将协同理论应用于磁悬浮轴承控制系统的设计,并与最典型的PID控制进行仿真与实验对比分析。首先,论文展示了磁悬浮轴承支承转子系统的一般模型,对磁轴承的工作原理和转子受力进行了分析,给出磁轴承的磁力与电压方程,并建立了系统的转子动力学方程和状态空间模型。从系统的动力学方程可以看出,磁悬浮轴承转子支承驱动系统是一个多阶、强耦合的系统;磁悬浮轴承支承转子动力学系统的状态方程可视为一个6输入6输出的16阶矩阵,各自由度上的位移、电流均与电磁力呈非线性关系,各自由度之间也通过转子转动严重耦合在一起。为实现解耦控制,论文根据逆系统理论和Interactor算法,求得磁悬浮轴承转子动力系统是可逆的,然后由状态方程求得逆系统的输出方程以及解耦控制律,将逆系统与原系统串联构成伪线性解耦控制系统,实现了对原系统的线性化解耦。然后,论文应用协同控制理论,通过构造被控系统的宏函数、确定系统的协同控制律,构建了基于协同控制策略的轴向单自由度系统以及多自由度系统的闭环控制器,然后采用MATLAB/Simulink软件对磁悬浮轴承支承转子系统分别进行了 PID解耦线性控制与非线性协同控制建模,并完成了仿真对照。仿真结果表明:不论是轴向单自由度系统还是多自由度系统,经过逆系统解耦线性化后使用PID进行控制,不管是稳定性还是响应速度、跟随特性,均不如直接使用协同控制的效果优越。与传统PID控制策略相比,协同控制系统具有无超调且响应速度快、抗负载干扰的鲁棒性强、稳态性能好等优点,具有更好的动态性能和稳态性能。在理论与仿真的基础上,完成磁悬浮轴承支承转子控制系统的硬件以及软件设计,并完成实验台的调试与测试,实验结果表明:无论是在转子起浮、稳定悬浮还是应对干扰等方面,协同控制相比PID控制都具有更高的控制精度、更好的鲁棒性与动态性能。
曹家明[3]（2020）在《高速电主轴轴承预紧规律研究及可控电磁预紧系统开发》文中认为角接触球轴承有着成本低、结构简单、径向刚度性能好等优点,是高速、超高速电主轴使用最为广泛的支承方式之一,其预紧力的施加是影响主轴加工性能的重要因素。合适的轴承预紧力可以减小游隙,减缓振动,提高加工精度和效率,但在电主轴加工过程中,随着转速和主轴外载荷的变化,主轴-轴承系统对于预紧力的需求并不相同,为尽量提升加工效果,不同主轴转速需要不同的轴承预紧力与之匹配。但是现有对电主轴可控预紧技术的研究尚未完善,难以实现根据主轴转速的变化调节轴承预紧力至最佳范围,极大地限制了电主轴的高速高精度化发展,亟需研究解决。本文主要工作如下:（1）基于高速角接触球轴承的拟静力学分析方法,研究了高速电主轴预紧力对轴承动态特性的影响规律,为轴承预紧策略分析模型的建立提供理论依据。以高速内圆磨削电主轴轴承为研究对象,研究了滚珠与内外圈的接触角、接触载荷、最大接触应力以及轴承刚度随轴承预紧力和主轴转速的变化规律,作为研究轴承预紧力对主轴性能影响规律的理论基础。（2）在轴承拟静力学模型的基础上,集中考虑主轴刚度以及轴承温升,建立了考虑主轴外载荷变化的最佳轴承预紧力分析理论;研究了不同转速时轴承预紧力对主轴刚度与轴承温升的影响规律,提出以满足轴承温升条件为前提,在高转速段尽量提升主轴刚度,低转速段综合考虑预紧力对主轴刚度提升效果与可控预紧实现难度的轴承预紧力选择方法,为可控预紧系统调控轴承预紧力提供理论参考依据;基于有限元分析方法,研究了最佳轴承预紧力作用下电主轴的动态特性。（3）以高速内圆磨削电主轴为对象,设计开发了包含电磁预紧执行机构和电磁预紧控制系统的电主轴可控预紧装置,可实现轴承预紧力根据转速的变化可控调节。为提高电磁机构施加轴承预紧力的准确性,深入研究了电磁力产生的理论模型,通过理论与实验的对比论证,从材料磁阻和磁场漏磁两方面完善了单边布置的电磁铁设计理论;通过控制程序的设计,减小了磁性材料的磁滞特性对预紧力调控偏差的影响,提高电磁预紧系统施加预紧力的准确性。（4）搭建电磁预紧高速电主轴实验台,测试了主轴刚度以及轴承温度随预紧力的变化曲线;采用锤击法测试了不同预紧力下的主轴固有频率;通过实验验证最佳轴承预紧力分析模型的正确性以及可控电磁预紧系统的有效性。本文研究工作可实现电主轴工作转速范围内轴承预紧力的可控调节,提高了电主轴加工的智能性,为可控预紧技术的工程应用提供新的技术基础。
胡雄心[4]（2020）在《基于自传感的磁轴承系统及其协调支承控制研究》文中研究说明高速/超高速运行的磁轴承-转子系统是高速传动的发展方向;与传统机械支承相比,磁轴承因无接触、无摩擦的支承特性可使转子取得更良好的性能;主动磁轴承更是因控制器可设计而获得的优秀主动控制能力而备受青睐。然而,从低速到高速运行过程中,影响磁轴承-转子系统性能的主要因素不仅有位移传感器和执行器不同位导致系统失稳、转子不平衡振动、振动模态和超临界运行等,而且还有来自系统内部和外部的干扰和噪声。因此,针对高速/超高速运行的磁轴承-转子系统致稳运行的需求,本文开展了基于自传感磁轴承和自传感电磁阻尼器的同位组合系统及协调支承控制方法和技术进行研究。针对自传感磁轴承位移估计精度不高的问题,基于磁阻模型和开关功放电流的特性,提出了基于直接电流估计和最小二乘辨识的转子位移估计方法;该方法根据充电相和放电相电流变化规律,建立磁链-电流变化量关系矩阵,利用最小二乘辨识算法实现开关周期内的转子位移求解;与典型的参数估计法相比较,基于最小二乘辨识的直接电流估计法不仅有良好的动静态特性,还可同时应用于自传感电磁阻尼器系统。对于磁悬浮转子振动控制中支承等效刚度和支承等效阻尼实时配置的要求,本文提出一种刚度/阻尼协调支承模型。该模型以自传感磁轴承和电磁阻尼器为基本部件,通过基于非线性微分跟踪器和直接电流估计器组成的线性扩张状态观测器实时评估转子系统状态,然后动态调控支承等效刚度/阻尼;对于磁悬浮转子的内部扰动和外部扰动的影响,在基于刚度/阻尼协调支承模型中引入自抗扰理论和方法,构建了双闭环的新型线性自抗扰控制（LADRC）模型。基于非线性微分跟踪器和直接电流估计器构建的线性扩张状态观测器不仅可解决自传感磁轴承和电磁阻尼器的状态信息获取问题,还能解决新型LADRC的多参数整定问题,并对磁轴承-转子系统中建模不确定动态、参数摄动和外界干扰等因素进行实时评估并补偿,从而进一步提高支承系统的动态性能。然后,着重仿真分析了磁悬浮支承转子运行过程中的陀螺效应和跨临界振动特性。针对转子陀螺效应的抑制问题,在交叉解耦控制模型中引入电磁阻尼构建了协调支承控制方法,克服了交叉模型中时滞因素对陀螺效应抑制的局限性;针对跨临界振动抑制问题,本文利用有限元法和模态分析法仿真了磁悬浮转子跨临界振动特性,并对一阶临界速度下的振动抑制模型进行深入研究;改进后的基于刚度/阻尼协调支承的自抗扰控制系统因为内外各因素兼顾而表现出良好特性。五自由度磁轴承试验装置是单自由度磁轴承试验装置的延伸,是基于分布式计算机控制系统模型构架的;试验的设计围绕着磁悬浮转子振动抑制这个关键问题,主要包括自传感磁轴承位移估计算法试验、电磁阻尼器调控试验、“阻尼与LADRC”协调控制下抗干扰试验和临界振动抑制试验。试验结果表明,基于改进LADRC的刚度/阻尼协调支承控制系统有更快的收敛速度和更高的控制性能。本文针对磁轴承-转子系统高速化和结构轻量化的需求,从系统结构和成本等因素出发,充分利用了自传感方法和技术特点缩减磁轴承-转子系统的结构,针对未建模动态和干扰提出基于刚度/阻尼协调支承的基本控制模型,并结合自抗扰理论和技术构建磁轴承致稳控制策略和方法,为磁轴承的高速稳定运行提供一个新思路和实现方法。
刘洋[5]（2019）在《飞轮电池永磁被动磁力支承系统的研究及应用》文中指出飞轮电池以其能量密度高、放电深度大、循环次数近乎无限等特点得到了一致好评。在储能领域相较于现有的其他储能方式,飞轮电池扮演着不可或缺的角色。为降低损耗增加转换率,飞轮电池在真空环境下采用磁力轴承支承。飞轮电池采用的磁力轴承大致上可分为主动磁力轴承、被动磁力轴承和由前两种轴承混搭的混合磁力轴承三类。本文就飞轮电池用被动磁力轴承进行研究。本文介绍了飞轮电池的发展和目前飞轮储能概况,说明了飞轮电池的工作原理和一个储能周期内的三个阶段的工作过程。重点归纳了现阶段国内外对飞轮电池所用磁力轴承的研究现状尤其是被动磁力轴承。被动磁力轴承与磁场的形式密切相关,本文详细说明了现阶段磁学理论和结合磁力控制的研究现状。从双环形磁铁磁场呈马鞍面的特点出发,提出了该型磁场制作径向被动磁悬浮轴承的构想。以此构想为目标,研究了多环形磁铁形成的多马鞍面形磁场。分析了多马鞍面磁场与环绕磁铁个数和环绕半径之间的关系。结合磁场、磁力与运动的关系,将研究重心转移到磁力场上。将两磁铁之间的磁力看作是黑箱问题,运用参数化扫描和神经网络算法还原基本磁力单元的磁力场,根据此结果建立了由基本单元构成的真实磁力模型。从能量的观点来研究磁力轴承,以提出的多马鞍面磁力模型计算磁力功,以功能关系为依据从克服磁力做功角度下提出磁力轴承最大许可冲击能量这一稳定性特征值。运用数值方法计算并对比了不同参数下磁力轴承的最大许可冲击能量。在Simulink中建立了径向磁力轴承模型,将与位置有关的被动磁力以主动控制力的形式加入,从运动学上验证了本文磁力轴承的稳定性。以卧式放置方式为工况,用最优化方法对磁力轴承的参数进行确定。提出了以许可冲击能量最大、所用磁铁质量最小为目标的优化模型。针对优化过程中计算量大的问题,对优化过程加以改进。以本文研究的永磁被动磁力支撑系统对固定式卧式飞轮电池进行结构设计。对部分构件进行了详细设计并说明了运行原理。用本文提出的优化模型对该飞轮电池磁力轴承磁铁的几何参数和相对位置进行优化设计。运用虚拟样机的方法验证了飞轮电池永磁被动磁力轴承的稳定性。
武智[6]（2019）在《电磁轴承辅助支撑条件下凸轮轴磨床主轴系统静动态特性研究》文中指出汽车发动机和各种交通运输工具所需要的内燃机要求质量可靠、使用年限长、环保污染小、能耗低,这些要求都需要其核心部件凸轮轴首先达到高精度和高质量。随着凸轮轴表面质量要求的不断提高,凸轮轴磨床是确保凸轮轴最终成型为产品的主要加工机床,凸轮轴磨床性能的提高已成为亟待解决的问题。并且我国制造业经历了多年的高速发展期,在役磨床装备长期承担繁重的加工任务,在役磨床装备精度及性能退化现象严重。因此对于磨床如何再制造,提升磨床综合性能,抑制电主轴弯曲变形,提高磨削稳定性,提高电主轴临界转速和最大化经济效益已成为研究的热点。本文基于MKS8318凸轮轴磨床的砂轮主轴系统,通过在电主轴转子和机械轴承之间引入电磁轴承辅助支撑技术,实现抑制主轴挠曲变形、改良砂轮主轴系统的静动态特性。利用理论推导、有限元模拟和试验测试结合的方式,进行了主轴系统挠度变形分析和静动态特性分析。本文主要完成了以下工作:（1）构建施加电磁轴承的凸轮轴磨床主轴系统的新结构,在特别考虑离心惯性力情况下,建立新结构的凸轮轴磨床电主轴力学模型,推导出补偿电磁力与主轴挠曲线方程;在一定转速、磨削力的条件下,计算了新结构主轴轴线的最大挠度和磨头处的铅垂位移,获得不同转速下最佳电磁力补偿的整轴弯曲变形。（2）利用Soildworks软件建立了安装有电磁轴承的新结构磨床砂轮主轴的三维建模,对接ANSYS Workbench有限元软件,使用静力学结构模块对主轴进行附加主轴转速的弯曲变形分析。对比现役磨床与新结构磨床之间的弯曲变形差值,计算了应用电磁轴承技术的凸轮轴磨床主轴弯曲变形的抑制率。（3）基于ANSYS Workbench模态分析模块研究新结构磨床主轴和砂轮主轴系统的重要低阶固有频率与其对应的振型,计算出每一阶频率对应的系统临界转速;采用ANSYS Workbench谐响应分析模块获得主轴系统位移频率响应曲线,求解新结构主轴系统的共振区间。对比现役磨床的各阶固有频率,证实了新结构设计的合理性和成功性。（4）建立了新结构主轴系统模态测试试验系统。在现有试验条件下,设计一套可以等效替代电磁轴承的机械液压装置,采用力锤激励法进行新结构主轴系统的模态测试试验,获得的结果与有限元仿真结果对比,在允许的误差范围内,证实了加装电磁轴承的电主轴改进后的固有频率和临界转速都有提高。
翟海帮[7]（2018）在《电磁轴承刚度阻尼特性的分析与研究》文中进行了进一步梳理电磁轴承利用可控电磁力将转子悬浮于空间中,实现转子与轴承的无接触状态,是一种新型的高性能机电一体化产品。电磁轴承的支承特性是电磁轴承系统中的关键研究之一,尤其是支承刚度和阻尼,刚度阻尼特性对电磁轴承转子系统的稳定性、动态特性、旋转精度等有很大的影响。为了能有效提高系统的稳定性,对电磁轴承支承刚度和阻尼进行更细致的研究是十分重要的。本文以10kWh储能飞轮电磁轴承试验样机为研究对象,从理论分析、仿真分析、实验分析等方面着重研究与分析电磁轴承的支承刚度和阻尼。首先阐述电磁轴承转子系统的基本结构及工作原理,建立了径向单自由度转子系统数学模型。根据建立的模型,利用电磁理论推导出电磁力与线圈中电流和间隙的关系,并在平衡位置附近处对电磁力进行线性化处理。基于PID控制策略建立单自由度电磁轴承闭环控制系统模型,得出控制系统的传递函数,利用劳斯判据确定控制参数的稳定域。然后对电磁轴承支承刚度和阻尼进行理论分析。通过分段积分的方法推导出电磁轴承转子在偏心时的电磁力,结合刚度阻尼的概念得出刚度阻尼的计算公式,并分析了电磁轴承刚度阻尼的影响因素。基于PID控制策略,分别对控制系统的控制效果和抗干扰能力进行仿真分析。通过对刚度阻尼的非线性研究,分析了系统在控制参数的稳定域内电磁轴承的支承刚度和阻尼与控制参数间的非线性关系,仿真分析了控制系统各参数对刚度阻尼特性的影响。最后通过静态测量以及动态悬浮试验对轴承的静、动刚度进行分析。静态悬浮的实验测量主要对径向电磁轴承进行静态性能的测试,动态悬浮的测量主要是通过施加载荷对稳定悬浮后的转子进行测试。采集和分析两种试验状态下输出的数据,进而对刚度特性进行分析。将数据分析与理论分析进行对比,最终确定刚度特性基本满足整个电磁轴承转子系统的设计要求,也为电磁轴承的结构设计和控制系统的研究提供参考依据。
徐园平[8]（2018）在《柔性转子磁悬浮轴承支承特性辨识》文中研究说明磁悬浮轴承是典型的机电一体化系统,具有无机械接触、无摩擦、无磨损、长寿命、免润滑、高效率、低噪音等优点,已在旋转机械领域得到广泛的应用。超高速、超弯曲临界转速运行是磁悬浮轴承转子系统的发展方向,但随着转速的不断升高、逼近甚至跨越弯曲临界转速,转子逐渐由刚性过渡到柔性,此时系统的动力学特性是研究的难点。准确地辨识磁悬浮轴承的支承特性,是开展系统动力学分析的基础。但现有的研究成果只适用于低转速刚性转子,且辨识误差随着转速的升高而持续增大,不适用于弯曲临界转速及以上工况。柔性转子磁悬浮轴承系统模型是解决上述问题的关键,难点是该模型下待识别参数与系统测试响应间的映射关系并不明确。针对上述问题,本文以磁悬浮轴承支承特性为研究对象,在系统机电一体化建模方法、磁悬浮轴承支承特性影响因素、柔性转子磁悬浮轴承支承特性辨识方法与试验辨识四方面开展了相关研究工作。首先,提出了磁悬浮轴承转子系统机电一体化建模方法。针对磁悬浮轴承转子热套过盈配合导致理论有限元计算值与模态试验间的误差,研究了适用于磁悬浮轴承转子自身特点的有限元模型修正方法,获得了精确的转子有限元模型。针对磁悬浮轴承转子系统中,转子的振动能量主要以低频振动为主,且高频振动能量随频率的增加而衰减的特点,采用了模态截断方法获得了转子低阶次精确模型,并联立磁悬浮轴承数学模型,推导出机械系统状态空间方程。根据磁悬浮轴承电控系统各部件的试验频率响应数据,建立了电控系统的数学模型。联立机械与电控系统模型,获得了磁悬浮轴承转子系统机电一体化模型。其次,研究了等效刚度与等效阻尼的影响因素。对比分析了单自由度、多自由度磁悬浮轴承转子系统等效刚度与阻尼的表达式。推导了PID控制律下磁悬浮轴承转子系统等效刚度与阻尼表达式。依次分析了磁悬浮轴承机械参数中磁极面积、线圈匝数、气隙对等效刚度与等效阻尼的影响趋势;电控参数中控制器、传感器、功率放大器各参数及偏置电流对等效刚度与阻尼的影响趋势。然后,提出了一种柔性转子磁悬浮轴承支承特性辨识方法。针对基于理论等效刚度阻尼定义辨识方法忽略陀螺效应、磁滞及涡流损耗,局限于静态等问题,研究了基于刚度阻尼物理定义的辨识方法。指出基于刚性转子模型的辨识方法只适用于一阶弯曲临界转速以下的刚性转子工况。针对现有的基于刚性转子模型辨识方法的局限性,在柔性转子模型基础上提出了柔性转子磁悬浮轴承支承特性辨识方法,推导了待识别参数与试验响应间的映射关系。对该方法适用性进行了仿真分析,发现其不仅适用于弯曲临界转速以的下刚性转子工况,也适用于弯曲临界转速以上的柔性转子工况;可在考虑转子残余不平衡质量、交叉刚度阻尼的条件下准确开展辨识工作。最后,基于柔性转子磁悬浮轴承支承特性辨识方法,开展了柔性转子磁悬浮轴承支承特性试验辨识研究工作。设计开发了磁悬浮轴承数字控制器硬件系统,分析了磁悬浮轴承转子系统难以跨越一阶弯曲临界转速的原因。采用相位补偿的方法,实现了超弯曲临界转速运行。通过采集两组线性不相关的试验不平衡响应数据,在考虑残余不平衡质量的条件下,试验获得了从刚性转子到柔性转子整个转速区间内的磁悬浮轴承支承特性。对比分析了噪声对辨识结果的影响,结果表明即使加入10%的噪声信号,本文提出的辨识方法依然可以有效地辨识出刚度与阻尼数值。对比分析了基于等效刚度阻尼定义的理论计算值与试验辨识结果,发现刚度吻合但阻尼变化趋势有误差,并指出阻尼存在的差距的原因是由于理论等效阻尼的定义忽略了转子上的损耗。开展了试验辨识结果验证工作,验证结果表明,本文提出的辨识方法在刚性转子到柔性转子整个转速区间内可以准确辨识磁悬浮轴承的刚度阻尼。
楼英邦[9]（2018）在《径向磁力轴承电磁力的多因素影响研究》文中研究说明由于磁力轴承的定子和转子之间不存在接触,具有无摩擦、高精度、无需润滑、高转速等优点,因此具有广阔的研究前景。为了保证磁力轴承中转子能够在平衡位置处稳定悬浮,为磁力轴承的优化和控制提供理论依据,必须从多个影响因素出发,系统地、全面地对其进行受力分析,研究磁力轴承电磁力的变化规律。本文针对8磁极径向磁力轴承,采用解析计算、数值分析和实验测量相结合的方法对磁力轴承电磁力进行定量分析,探究了转子偏心距、偏置电流、磁极对通电情况、硅钢片B-H曲线、外围空气漏磁现象、磁极布置形式和转子转速等多因素对电磁力的综合影响情况。本文主要研究工作如下:（1）建立8磁极径向磁力轴承电磁力数学模型,推导了电磁力解析计算公式。并分五种工况,运用MATLAB计算不同转子偏心距和偏置电流下的电磁力。运用ANSYS建立8磁极径向磁力轴承二维平面模型,在转子处于静止悬浮状态下,探究各因素对电磁力的影响情况。并分析了解析值与数值分析值之间的误差及x、y通道间的耦合程度。结果表明:1)电磁力的解析值较数值分析值的相对误差随转子偏心距和偏置电流的增大而增大,在偏心距为±0.3mm处相对误差达到21%,此时解析计算公式不再适用;2)当偏心距为-0.2mm到0.2mm时,相对误差基本小于10%,解析值和数值分析值吻合较好;3)在磁极达到饱和前,电流大小对通道间的耦合程度几乎没有影响,达到饱和后,不同电流大小对应的通道间耦合程度有所不同;4)磁极对通电情况对通道间的耦合程度有较为显着的影响;5)磁力轴承使用高饱和磁通密度的硅钢片有助于提升饱和后电磁力的大小;6)NSNS布置形式比NNSS布置形式产生的电磁力更大,但对控制系统要求更高。（2）运用ANSYS建立8磁极径向磁力轴承旋转电磁场二维平面模型,对转子处于悬浮且旋转状态下的径向磁力轴承进行有限元分析。结果表明:不同转速较转子静止时电磁力Fx的减少程度随转子转速、偏置电流和转子偏心距的增大而增大,当n=2400rpm、I=3A、e=0.3mm时,电磁力Fx的减小程度达到76%。（3）搭建径向磁力轴承实验平台,对解析、数值分析和实验结果进行对比分析。结果表明:当转子偏心距为0时,解析值较实验值、数值分析值较实验值的相对误差都在10%以内。验证了解析计算公式和有限元模型的正确性和合理性。
祝文公[10]（2016）在《自传感轴向磁轴承的设计与研究》文中进行了进一步梳理磁轴承相较普通轴承具有无摩擦、无污染、寿命长等优势,适用于航空航天、超高速精密加工机床领域,近年来,已经慢慢成为具有革新意义的研究之一。轴向磁轴承作为磁轴承系统中重要环节之一,主要控制转轴轴向的振动,对磁轴承系统的稳定有很重要的意义。本文主要针对主动轴向磁轴承的设计、运动特性和自传感部分进行一些基础研究。首先建立轴向磁轴承简化结构,推导出轴向电磁力的数学模型,分析电磁力的影响因素,并对其进行线性化,从动态平衡的角度分析轴向平衡控制的工作原理,并推导出轴向磁轴承的刚度和阻尼相关函数。根据转子高速旋转时其振动形式设计出一种新型的轴向磁轴承。然后进行自传感技术的研究,分析推力盘轴向位移与电流纹波之间的关系,搭建轴向磁轴承Simulink系统模型,从输出的电流纹波信号进行分析,为了能够分离出电流纹波且易检测,对系统参数进行优化。为了检验本文设计的轴向磁轴承的性能,本文通过Ansoft Maxwell加载自传感技术中的功放电路,仿真推力盘在不同开关功放频率、不同位置、占空比的条件下回复到平衡位置的动态性能。同时,当转子在高速运转的情况下,因外部的动不平衡会引起轴向振动,本文运用ABAQUS提取出轴向固有频率,并通过加载轴向磁轴承分析轴向固有频率变化情况,然后对转子轴向固有频率进行扫频,对其进行谐响应分析。
二、激励磁力轴承及其应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、激励磁力轴承及其应用（论文提纲范文）
（1）基于磁轴承一体化的电感传感器性能分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 磁悬浮轴承概述 |
| 1.1.1 磁悬浮轴承的特点 |
| 1.1.2 磁悬浮轴承的分类 |
| 1.2 磁轴承用位移传感器的性能要求 |
| 1.3 常用磁轴承位移传感器 |
| 1.4 磁轴承用位移传感器国内外研究现状 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 位移传感器的基本理论 |
| 2.1 电感传感器简介 |
| 2.1.1 自感式电感传感器 |
| 2.1.2 互感式电感传感器 |
| 2.2 电感式位移传感器原理及数学模型 |
| 2.3 自感式电感传感器特性分析 |
| 2.3.1 电感变化特性分析 |
| 2.3.2 灵敏度特性分析 |
| 2.3.3 线圈电流变化特性分析 |
| 2.3.4 非线性分析 |
| 第3章 磁轴承与传感器一体化结构设计与仿真 |
| 3.1 基于磁轴承的电感式位移传感器设计 |
| 3.1.1 传统磁轴承结构 |
| 3.1.2 磁轴承结构设计及原理 |
| 3.1.3 电感式位移传感器材料选择和参数确定 |
| 3.1.4 径向磁悬浮轴承组件 |
| 3.1.5 径向磁悬浮轴承极对数 |
| 3.2 磁轴承仿真分析 |
| 3.2.1 有限元简介 |
| 3.2.2 电磁场有限元分析方法 |
| 3.2.3 结构模型建立 |
| 3.3 径向磁悬浮轴承磁场分析 |
| 3.3.1 不同磁极布置磁场分析 |
| 3.3.2 气隙磁密特性 |
| 第4章 传感器测量电路的设计 |
| 4.1 测量电路的整体设计方案 |
| 4.2 电感传感器电路 |
| 4.2.1 激励电路的设计 |
| 4.2.2 信号检测电路设计 |
| 4.2.3 信号处理电路设计 |
| 4.3 电路优化方案一 |
| 4.3.1 电源电路 |
| 4.3.2 方波发生电路 |
| 4.3.3 方波缓冲与偏置电路 |
| 4.3.4 检波电路 |
| 4.4 输入信号与仿真分析 |
| 4.4.1 载波输入 |
| 4.4.2 信号输入 |
| 4.4.3 总体测量电路 |
| 4.5 电路优化方案二 |
| 4.5.1 位移检测电路 |
| 4.5.2 测量电路 |
| 4.5.3 测量电路仿真 |
| 第5章 传感器静态性能实验 |
| 5.1 测试平台搭建 |
| 5.2 转轴材料测试 |
| 5.3 线性度与量程 |
| 5.4 轴向与径向测量比较 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 今后研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士论文发表的情况 |
| 致谢 |
（2）磁悬浮轴承多自由度转子系统的协同控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 磁悬浮轴承的应用和发展概述 |
| 1.1.1 磁悬浮轴承概念定义的演变 |
| 1.1.2 国外磁悬浮轴承应用发展状况 |
| 1.1.3 国内磁悬浮轴承应用发展状况 |
| 1.2 磁悬浮轴承控制技术的研究现状 |
| 1.2.1 线性控制 |
| 1.2.2 非线性控制 |
| 1.3 逆系统解耦方法与协同控制理论的研究和发展现状 |
| 1.3.1 逆系统解耦方法 |
| 1.3.2 协同控制理论 |
| 1.4 本课题研究的主要内容 |
| 第2章 磁悬浮轴承支承转子系统的非线性数学模型 |
| 2.1 磁悬浮轴承支承转子系统的结构及工作原理 |
| 2.2 磁悬浮轴承支承转子的动力学模型 |
| 2.2.1 转子的受力分析 |
| 2.2.2 转子的动力学方程 |
| 2.3 磁悬浮轴承的电磁模型 |
| 2.3.1 磁悬浮轴承的电磁力方程 |
| 2.3.2 磁悬浮轴承的驱动电压方程 |
| 2.4 磁悬浮轴承支承转子动力学系统的状态空间描述 |
| 2.5 磁悬浮轴承支承转子动力学系统的可逆性分析 |
| 2.6 磁悬浮轴承支承转子动力学系统的逆系统解耦伪线性化 |
| 2.6.1 建立逆系统模型 |
| 2.6.2 构建磁悬浮轴承支承转子动力学解耦伪线性系统 |
| 2.7 磁悬浮轴承支承转子动力学系统的解耦性能 |
| 2.8 小结 |
| 第3章 磁悬浮轴承支承转子动力学系统的协同控制 |
| 3.1 协同控制理论简介 |
| 3.1.1 协同控制算法简介 |
| 3.1.2 协同控制器的设计 |
| 3.2 轴向磁悬浮轴承单自由度系统的协同控制 |
| 3.2.1 电流控制位移下的协同控制 |
| 3.2.2 电压控制位移下的协同控制 |
| 3.3 磁悬浮轴承支承多自由度转子动力学系统的协同控制 |
| 3.3.1 构造多自由度被控系统的宏函数 |
| 3.3.2 确定系统的协同控制律 |
| 3.3.3 构建基于协同控制的系统模型 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 磁悬浮轴承支承转子动力学系统的协同控制仿真分析 |
| 4.1 轴向磁悬浮轴承单自由度系统的协同控制仿真分析 |
| 4.1.1 轴向磁悬浮轴承单自由度系统的协同控制仿真 |
| 4.1.1.1 电流为输入的仿真 |
| 4.1.1.2 电压为输入时的仿真 |
| 4.1.2 轴向磁悬浮轴承单自由度系统的PID控制仿真 |
| 4.1.3 轴向磁悬浮轴承单自由度系统的协同与PID控制仿真结果比较分析 |
| 4.2 磁悬浮轴承支承多自由度转子动力学系统的协同控制仿真分析 |
| 4.2.1 磁悬浮轴承支承多自由度转子动力学系统的协同控制仿真 |
| 4.2.2 磁悬浮轴承支承多自由度转子动力学系统的协同与PID控制仿真结果比较分析 |
| 4.2.2.1 质心位移响应特性 |
| 4.2.3.2 转速响应特性 |
| 4.2.3.3 电磁悬浮力响应特性 |
| 4.2.3.4 轴心运动轨迹分析 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 磁悬浮轴承支承转子系统的协同控制实验研究 |
| 5.1 硬件电路系统 |
| 5.1.1 主芯片DSP28335 |
| 5.1.2 功率电路器件的选用 |
| 5.1.3 隔离模块设计 |
| 5.1.4 采样电路设计 |
| 5.1.5 硬件电路实物图 |
| 5.2 软件系统 |
| 5.2.1 软件的流程设计 |
| 5.2.2 控制算法的实现 |
| 5.3 控制系统实验平台 |
| 5.4 转子静态起浮实验 |
| 5.5 转子稳定悬浮实验 |
| 5.6 转子扰动实验 |
| 5.7 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）高速电主轴轴承预紧规律研究及可控电磁预紧系统开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 高速电主轴轴承预紧力研究现状 |
| 1.2.1 轴承预紧力对主轴性能的影响研究现状 |
| 1.2.2 最佳轴承预紧力的研究现状 |
| 1.3 电主轴轴承可控预紧技术的研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 高速电主轴预紧力对轴承特性影响规律研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 6kW/60kr/min内圆磨削电主轴结构 |
| 2.3 电主轴轴承的力学模型及仿真方法 |
| 2.3.1 轴承运动关系 |
| 2.3.2 轴承的变形几何关系 |
| 2.3.3 轴承受力分析 |
| 2.3.4 轴承刚度计算方法 |
| 2.3.5 轴承力学模型的求解方法 |
| 2.4 预紧力对电主轴轴承动态特性的影响规律研究 |
| 2.4.1 预紧力对接触角和接触载荷的影响规律研究 |
| 2.4.2 预紧力对最大接触应力的影响规律研究 |
| 2.4.3 预紧力对轴承动态刚度的影响规律研究 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 面向转速载荷的高速电主轴轴承预紧策略研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高速磨削电主轴径向外载荷分析 |
| 3.3 预紧力对主轴静刚度的影响规律研究 |
| 3.3.1 主轴静刚度模型 |
| 3.3.2 主轴静刚度计算 |
| 3.4 预紧力对轴承温升的影响规律研究 |
| 3.4.1 高速角接触球轴承的生热原理 |
| 3.4.2 电主轴轴承温升有限元分析 |
| 3.5 不同转速阶段的轴承最佳预紧力分析 |
| 3.6 最佳预紧力作用下的主轴动态特性分析 |
| 3.6.1 主轴的有限元模型 |
| 3.6.2 主轴模态分析 |
| 3.6.3 主轴谐响应分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 高速电主轴轴承电磁预紧系统设计开发 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电主轴电磁预紧机构开发 |
| 4.2.1 电磁力的理论计算模型 |
| 4.2.2 电磁预紧机构的结构设计 |
| 4.3 电磁预紧控制系统开发 |
| 4.3.1 控制需求分析 |
| 4.3.2 控制系统的硬件设计 |
| 4.3.3 控制系统的软件开发 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 实验研究与分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电磁力的标定实验 |
| 5.2.1 标定实验台设计 |
| 5.2.2 标定实验结果分析 |
| 5.3 电磁预紧电主轴样机 |
| 5.4 主轴静刚度测试实验 |
| 5.4.1 主轴静刚度测试 |
| 5.4.2 实验结果及分析 |
| 5.5 主轴固有频率测试实验 |
| 5.5.1 实验原理 |
| 5.5.2 实验方法 |
| 5.6 轴承测温实验 |
| 5.6.1 轴承温度测试实验台 |
| 5.6.2 实验结果及分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间所获得的学术成果 |
| 附录 B 攻读学位期间所参加的科研项目 |
（4）基于自传感的磁轴承系统及其协调支承控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 磁轴承结构的国内外研究现状 |
| 1.3.2 磁轴承的自传感理论、方法和稳定性研究的国内外现状 |
| 1.3.3 基于电磁阻尼的振动抑制国内外研究现状 |
| 1.3.4 磁轴承现代控制技术和MIMO自抗扰系统国内外研究现状 |
| 1.4 磁轴承领域目前存在主要问题 |
| 1.5 本文的主要研究工作 |
| 第二章 基于自传感的磁轴承系统模型及鲁棒性问题 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 自传感磁轴承位移估计器的相移问题 |
| 2.2.1 单自由度磁轴承模型 |
| 2.2.2 典型自传感位移估计器 |
| 2.3 基于直接电流估计的自传感模型 |
| 2.3.1 PWM电流及其采样 |
| 2.3.2 基于最小二乘辨识的电流直接估计法 |
| 2.3.3 基于同步采样的电流直接估计方法 |
| 2.4 基于DCE的磁轴承自传感方法仿真 |
| 2.5 自传感磁轴承鲁棒性和灵敏度 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于自传感的电磁阻尼系统模型及其特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电磁阻尼器的结构和模型 |
| 3.2.1 同位电磁阻尼器的基本结构 |
| 3.2.2 基于磁矢位的电磁阻尼器模型 |
| 3.3 电磁阻尼器特性的仿真分析 |
| 3.4 基于DCE的电磁阻尼器自传感模型 |
| 3.5 阻尼系数的频率特点与磁轴承伴随阻尼 |
| 3.6 电磁阻尼协调控制特性仿真 |
| 3.6.1 磁轴承PD控制器及其参数计算 |
| 3.6.2 磁轴承PD控制系统性能仿真 |
| 3.6.3 电磁阻尼器抑制振动性能仿真 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于刚度/阻尼协调支承的磁轴承致稳模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电磁刚度和阻尼组合支承的基本模型 |
| 4.3 基于刚度/阻尼协调支承的磁轴承致稳模型 |
| 4.3.1 刚度/阻尼组合支承的磁轴承简化模型 |
| 4.3.2 磁悬浮转子的刚度/阻尼致稳模型 |
| 4.4 磁轴承的LADRC自抗扰系统 |
| 4.4.1 线性扩张状态观测器的建立 |
| 4.4.2 线性状态误差反馈律 |
| 4.4.3 扰动补偿 |
| 4.5 改进的自抗扰磁轴承控制器 |
| 4.6 刚度/阻尼协调支承控制仿真 |
| 4.6.1 自传感磁轴承的Simulink模型 |
| 4.6.2 自传感阻尼器的Simulink模型 |
| 4.6.3 陀螺效应的抑制仿真 |
| 4.6.4 临界振动抑制仿真 |
| 4.7 协调支承磁轴承的鲁棒性 |
| 4.7.1 差动磁轴承的基本模型 |
| 4.7.2 差动磁轴承的线性周期模型 |
| 4.7.3 协调支承磁轴承的开关电流及周期性 |
| 4.7.4 协调支承差动磁轴承的鲁棒性问题 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 磁轴承致稳系统的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验系统设计 |
| 5.2.1 磁轴承自传感实验系统设计 |
| 5.2.2 电磁阻尼实验系统设计 |
| 5.3 磁轴承系统的自传感试验 |
| 5.4 磁轴承系统的刚度/阻尼协调支承控制试验 |
| 5.4.1 电磁阻尼器的自传感控制试验 |
| 5.4.2 单自由度磁轴承自抗扰系统的控制试验 |
| 5.4.3 五自由度磁轴承系统的刚度/阻尼协调支承自抗扰控制试验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文研究主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 1 作者简历 |
| 2 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 3 参与的科研项目 |
| 4 发明专利 |
| 学位论文数据集 |
（5）飞轮电池永磁被动磁力支承系统的研究及应用（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 国内外研究现状 |
| 1.1 飞轮电池的发展及储能概况 |
| 1.2 飞轮储能用轴承发展概况 |
| 1.3 相关磁学及控制理论概况 |
| 1.4 仿真软件概况 |
| 1.5 本文飞轮电池结构 |
| 1.6 本文的主要工作 |
| 2 多马鞍面磁轴承磁力场分析 |
| 2.1 多马鞍面磁场分析 |
| 2.2 多马鞍面磁场支撑磁力模型建立 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 多马鞍面径向磁轴承稳定性分析 |
| 3.1 理论分析基础 |
| 3.2 多马鞍面径向磁轴承最大许可冲击能量计算 |
| 3.3 多马鞍面径向磁轴承数值模型搭建及稳定性仿真计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 磁轴承参数最优化方法确定 |
| 4.1 飞轮电池支承方式选择 |
| 4.2 径向磁力轴承支承磁体选型 |
| 4.3 设计变量 |
| 4.4 优化目标 |
| 4.5 约束条件 |
| 4.6 磁体优化操作 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 飞轮电池磁力支撑系统设计 |
| 5.1 飞轮电池结构说明 |
| 5.2 飞轮电池磁力轴承优化设计 |
| 5.3 飞轮电池磁力支撑系统整机稳定悬浮验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 后记 |
| 附录:攻读硕士学位期间发表的部分学术论着 |
（6）电磁轴承辅助支撑条件下凸轮轴磨床主轴系统静动态特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内外电主轴单元发展现状 |
| 1.2.2 国内电磁轴承技术研究现状 |
| 1.2.3 电磁轴承技术在国内外机床中的应用研究现状 |
| 1.3 课题研究主要内容 |
| 第2章 电磁轴承辅助支撑下的电主轴新结构建模 |
| 2.1 现役凸轮轴磨床砂轮主轴系统模型建立 |
| 2.2 电磁轴承工作原理与电磁力计算 |
| 2.2.1 磁力轴承基本计算公式推导 |
| 2.2.2 电磁轴承的工作原理 |
| 2.3 新结构砂轮主轴系统三维模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 新结构磨床电主轴变形分析计算 |
| 3.1 新结构凸轮磨床电主轴动力学分析 |
| 3.1.1 主轴的力学模型 |
| 3.1.2 主轴的受力方程 |
| 3.2 磨床主轴的挠曲线方程 |
| 3.2.1 弯曲变形叠加法 |
| 3.2.2 磨床主轴的静态挠曲线方程 |
| 3.2.3 磨床主轴的动态挠曲线方程 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 磨床电主轴系统静动态特性分析 |
| 4.1 有限元方法的基本原理 |
| 4.1.1 静力变形有限单元法 |
| 4.1.2 模态分析有限单元法 |
| 4.2 磨削力计算 |
| 4.3 仿真模型预处理 |
| 4.4 无电磁轴承磨床主轴变形仿真分析 |
| 4.5 有电磁轴承磨床主轴变形仿真分析 |
| 4.5.1 有电磁轴承磨床主轴变形仿真 |
| 4.5.2 有电磁轴承磨床主轴变形仿真结果分析 |
| 4.6 两种主轴结构仿真变形结果对比分析 |
| 4.7 主轴弯曲变形的理论计算与仿真模拟结果对比 |
| 4.8 新结构砂轮主轴系统动态特性分析 |
| 4.8.1 主轴模态分析 |
| 4.8.2 砂轮主轴系统模态分析 |
| 4.8.3 新结构砂轮主轴系统谐响应分析 |
| 4.9 本章小结 |
| 第5章 磨床电主轴动态性能测试 |
| 5.1 主轴实验模态分析 |
| 5.1.1 激励系统 |
| 5.1.2 实验测点布置 |
| 5.1.3 信号测量及采集系统 |
| 5.2 模态测试结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的论文与参与的项目 |
（7）电磁轴承刚度阻尼特性的分析与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电磁轴承的特点及应用 |
| 1.2.1 电磁轴承的特点 |
| 1.2.2 电磁轴承的应用 |
| 1.3 电磁轴承支承特性概述 |
| 1.4 支承刚度和阻尼的国内外研究概况 |
| 1.4.1 国外研究概况 |
| 1.4.2 国内研究概况 |
| 1.5 论文的主要内容安排 |
| 第2章 电磁轴承系统的组成和数学模型 |
| 2.1 电磁轴承系统的工作原理 |
| 2.2 电磁轴承系统的结构组成 |
| 2.2.1 径向电磁轴承 |
| 2.2.2 轴向电磁轴承 |
| 2.2.3 控制系统 |
| 2.3 电磁力的计算及数学模型的建立 |
| 2.3.1 电磁力的计算 |
| 2.3.2 径向单自由度转子系统数学模型 |
| 2.3.3 电磁力的线性化处理 |
| 2.4 控制器参数的判定 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 电磁轴承刚度阻尼的理论分析 |
| 3.1 电磁轴承的刚度和阻尼的介绍 |
| 3.1.1 电磁轴承刚度 |
| 3.1.2 电磁轴承阻尼 |
| 3.2 电磁力线性化对刚度阻尼的影响 |
| 3.3 转子偏心情况下的电磁力 |
| 3.3.1 转子偏心时的间隙计算 |
| 3.3.2 转子偏心时电磁力计算 |
| 3.3.3 不同磁极下的电磁力计算 |
| 3.3.4 X轴与Y轴的电磁力耦合分析 |
| 3.4 X轴与Y轴的刚度阻尼计算与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 控制系统和刚度阻尼的仿真分析 |
| 4.1 PID控制技术 |
| 4.1.1 PID控制原理的分析 |
| 4.1.2 PID控制器的优缺点分析以及改进 |
| 4.2 控制系统的干扰分析 |
| 4.2.1 干扰因素分析 |
| 4.2.2 干扰仿真分析 |
| 4.3 PID控制系统Simulink仿真 |
| 4.4 刚度阻尼特性的非线性分析 |
| 4.4.1 刚度特性的非线性分析 |
| 4.4.2 阻尼特性的非线性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 刚度试验测试方案设计 |
| 5.1 试验介绍 |
| 5.2 电磁轴承静刚度的测试 |
| 5.2.1 试验方案 |
| 5.2.2 电磁轴承测试过程 |
| 5.2.3 试验数据整理与分析 |
| 5.3 电磁轴承动刚度的测试 |
| 5.3.1 试验方案 |
| 5.3.2 试验数据整理与分析 |
| 5.3.3 动刚度测试方案的改进 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）柔性转子磁悬浮轴承支承特性辨识（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 主动磁悬浮轴承概述 |
| 1.1.1 工作原理 |
| 1.1.2 国内外发展现状 |
| 1.2 磁悬浮轴承支承特性辨识意义及关键技术 |
| 1.2.1 研究意义 |
| 1.2.2 关键技术 |
| 1.3 磁悬浮轴承转子系统机电一体化建模研究现状 |
| 1.4 磁悬浮轴承支承特性影响因素研究现状 |
| 1.5 磁悬浮轴承支承特性辨识研究现状 |
| 1.5.1 基于刚度阻尼的物理定义的辨识 |
| 1.5.2 基于优化逼近方法的辨识 |
| 1.5.3 基于系统频域特性的辨识 |
| 1.6 问题的提出 |
| 1.7 本文的内容安排 |
| 第二章 磁悬浮轴承转子系统机电一体化建模 |
| 2.1 磁悬浮轴承转子试验台介绍 |
| 2.2 刚性转子建模 |
| 2.2.1 刚性转子数学模型 |
| 2.2.2 刚性转子模型状态空间表达 |
| 2.3 柔性转子建模 |
| 2.3.1 弹性轴段 |
| 2.3.2 刚性圆盘 |
| 2.3.3 磁悬浮轴承 |
| 2.3.4 转子模态频率、临界转速分析 |
| 2.4 转子有限元模型修正 |
| 2.4.1 转子试验模态分析 |
| 2.4.2 基于模态频率与MAC的转子模型修正 |
| 2.4.3 基于试验频率响应的转子有限元模型验证 |
| 2.5 转子模型降阶与状态空间表达 |
| 2.5.1 转子模型降阶 |
| 2.5.2 转子模型状态空间表达 |
| 2.6 电控系统数学模型建立 |
| 2.6.1 电涡流位移传感器模型 |
| 2.6.2 功率放大器模型 |
| 2.6.3 数字控制器模型 |
| 2.7 柔性转子磁悬浮轴承机电一体化模型 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 磁悬浮系统支承特性影响因素研究 |
| 3.1 单自由度磁悬浮轴承支承特性 |
| 3.2 多自由度磁悬浮轴承支承特性 |
| 3.3 PID控制律下等效刚度与阻尼表达 |
| 3.4 结构参数影响因素分析 |
| 3.4.1 磁极面积 |
| 3.4.2 线圈匝数 |
| 3.4.3 气隙 |
| 3.4.4 小结 |
| 3.5 电控参数影响因素分析 |
| 3.5.1 控制器 |
| 3.5.2 传感器 |
| 3.5.3 功率放大器 |
| 3.5.4 偏置电流 |
| 3.5.5 旋转速度 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 柔性转子磁悬浮轴承支承特性辨识方法研究 |
| 4.1 磁悬浮轴承刚度阻尼辨识基本原理 |
| 4.2 基于刚性转子模型的辨识方法 |
| 4.3 基于刚性转子模型辨识方法的仿真研究 |
| 4.4 基于柔性转子模型的辨识方法 |
| 4.4.1 柔性转子模型刚度阻尼辨识方法 |
| 4.4.2 考虑残余不平衡质量的辨识方法 |
| 4.5 基于柔性转子辨识方法的仿真研究 |
| 4.5.1 无残余不平衡量的直接刚度阻尼的辨识仿真 |
| 4.5.2 考虑残余不平衡量的直接刚度阻尼的辨识仿真 |
| 4.5.3 考虑残余不平衡量的直接交叉刚度阻尼的辨识仿真 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 柔性转子磁悬浮轴承支承特性试验研究 |
| 5.1 DSP数字控制器硬件设计 |
| 5.2 跨弯曲临界转速控制算法设计 |
| 5.2.1 弯曲模态振动难以控制的原因 |
| 5.2.2 磁悬浮轴承转子系统跨弯曲临界转速的方法 |
| 5.2.3 相位补偿 |
| 5.3 支承特性试验研究 |
| 5.3.1 试验数据处理方法 |
| 5.3.2 忽略残余不平衡质量的试验辨识 |
| 5.3.3 考虑残余不平衡质量的试验辨识 |
| 5.4 试验辨识结果分析 |
| 5.4.1 抗干扰性分析 |
| 5.4.2 理论辨识与试验辨识对比分析 |
| 5.4.3 试验辨识结果验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（9）径向磁力轴承电磁力的多因素影响研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 磁力轴承研究现状及应用 |
| 1.2.2 磁力轴承电磁力研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 径向磁力轴承电磁力多因素解析计算分析 |
| 2.1 磁力轴承电磁场理论基础 |
| 2.1.1 磁力轴承麦克斯韦方程组 |
| 2.1.2 磁力轴承势函数方程 |
| 2.2 磁力轴承电磁力计算经典理论 |
| 2.3 8磁极径向磁力轴承电磁力数学模型 |
| 2.4 径向磁力轴承电磁力多因素解析计算分析 |
| 2.4.1 一组磁极通电时电磁力的解析计算分析 |
| 2.4.2 两组相邻磁极通电时电磁力的解析计算分析 |
| 2.4.3 两组相对磁极通电时电磁力的解析计算分析 |
| 2.4.4 三组磁极通电时电磁力的解析计算分析 |
| 2.4.5 四组磁极通电时电磁力的解析计算分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 径向磁力轴承电磁力多因素有限元分析 |
| 3.1 径向磁力轴承有限元模型 |
| 3.2 转子偏心距和偏置电流对电磁力的影响分析 |
| 3.2.1 一组磁极通电时电磁力的有限元分析 |
| 3.2.2 两组相邻磁极通电时电磁力的有限元分析 |
| 3.2.3 两组相对磁极通电时电磁力的有限元分析 |
| 3.2.4 三组磁极通电时电磁力的有限元分析 |
| 3.2.5 四组磁极通电时电磁力的有限元分析 |
| 3.2.6 小结 |
| 3.3 其他因素对电磁力的影响分析 |
| 3.3.1 硅钢片B-H曲线对电磁力的影响分析 |
| 3.3.2 外围空气漏磁现象对电磁力的影响分析 |
| 3.3.3 磁极布置形式对电磁力的影响分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 径向磁力轴承旋转电磁场电磁力有限元分析 |
| 4.1 旋转电磁场有限元模型 |
| 4.2 电磁场结果分析 |
| 4.3 电磁力结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 径向磁力轴承电磁力实验分析 |
| 5.1 径向磁力轴承实验平台 |
| 5.1.1 磁悬浮主轴系统 |
| 5.1.2 径向磁力轴承实验平台 |
| 5.2 加载方式及实验方案 |
| 5.3 实验结果分析 |
| 5.4 解析、数值分析、实验结果对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
（10）自传感轴向磁轴承的设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 电磁轴承的历史、现状 |
| 1.3 轴向磁力轴承的简介 |
| 1.4 自传感技术的发展与研究现状 |
| 1.4.1 状态观测法 |
| 1.4.2 参数估计法 |
| 1.5 论文的主要研究内容 |
| 第2章 轴向电磁轴承的系统建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 磁性材料特性及其选择 |
| 2.3 磁力轴承电磁力的计算方法 |
| 2.4 轴向磁轴承工作原理及其数学模型 |
| 2.4.1 磁力轴承系统的数学模型 |
| 2.4.2 轴向磁轴承原理概述 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 轴向磁轴承的设计与参数优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 轴向磁轴承各参数计算与优化 |
| 3.2.1 磁感应强度的计算 |
| 3.2.2 磁极面积的计算及优化 |
| 3.2.3 线圈参数的计算 |
| 3.2.4 推力盘和电磁铁的尺寸以其保护轴承参数的优化 |
| 3.3 轴向磁力轴承刚度和阻尼 |
| 3.4 轴向磁轴承模型 |
| 3.5 电磁力与偏转力矩计算 |
| 3.6 轴向磁轴承的仿真 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 自传感技术的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 磁轴承系统磁路计算及等效电感的分析 |
| 4.2.1 磁感应强度的计算 |
| 4.2.2 等效电感的计算 |
| 4.3 恒频电流型PWM功率放大器 |
| 4.3.1 PWM技术的介绍 |
| 4.3.2 恒频PWM载波信号的研究 |
| 4.3.3 一阶谐波信号分析 |
| 4.4 电磁轴承系统自传感技术的电流纹波分析 |
| 4.4.1 PWM信号下的高频纹波 |
| 4.4.2 高频纹波与一阶谐波之间的关系 |
| 4.5 电磁轴承系统传递函数与占空比 |
| 4.5.1 传递函数与带宽 |
| 4.5.2 功率放大器的占空比 |
| 4.6 电磁轴承系统电流纹波的优化 |
| 4.6.1 电流纹波相关参数的优化 |
| 4.6.2 电流纹波与气隙长度的优化仿真 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 轴向磁轴承系统运动特性分析与不平衡分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 轴向磁轴承的运动特性仿真 |
| 5.2.1 轴向磁轴承加载激励源与网格划分 |
| 5.2.2 轴向磁轴承运动特性分析 |
| 5.3 轴向振动主动抑制仿真 |
| 5.3.1 轴向振动理论分析 |
| 5.3.2 轴向振动模态分析 |
| 5.3.3 轴向振动谐响应分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、激励磁力轴承及其应用（论文参考文献）
- [1]基于磁轴承一体化的电感传感器性能分析[D]. 张善猛. 扬州大学, 2021(08)
- [2]磁悬浮轴承多自由度转子系统的协同控制研究[D]. 王文军. 扬州大学, 2021(08)
- [3]高速电主轴轴承预紧规律研究及可控电磁预紧系统开发[D]. 曹家明. 湖南大学, 2020(08)
- [4]基于自传感的磁轴承系统及其协调支承控制研究[D]. 胡雄心. 浙江工业大学, 2020
- [5]飞轮电池永磁被动磁力支承系统的研究及应用[D]. 刘洋. 三峡大学, 2019(06)
- [6]电磁轴承辅助支撑条件下凸轮轴磨床主轴系统静动态特性研究[D]. 武智. 湘潭大学, 2019(02)
- [7]电磁轴承刚度阻尼特性的分析与研究[D]. 翟海帮. 哈尔滨工程大学, 2018(08)
- [8]柔性转子磁悬浮轴承支承特性辨识[D]. 徐园平. 南京航空航天大学, 2018
- [9]径向磁力轴承电磁力的多因素影响研究[D]. 楼英邦. 武汉理工大学, 2018(07)
- [10]自传感轴向磁轴承的设计与研究[D]. 祝文公. 浙江工业大学, 2016(05)