摘要
磁悬浮轴承与机械轴承相比具有与转子无机械接触、可支撑转子超高速旋转等优点。但磁悬浮轴承设计时参数选择困难、控制精度要求较高，同时为了保证其效率需尽可能减小损耗。同时目前对于两种磁极排布方式异极磁悬浮轴承的电磁特性的分析对比都是以相同磁极个数为约束条件，但以相同磁路个数为约束条件的研究较少。因此本文以异极径向磁悬浮轴承为研究对象，以最大电磁力为优化目标，在磁路个数相同的约束条件下，对两种磁极排布的异极径向磁悬浮轴承参数选定及电磁特性进行研究。 本文对磁悬浮轴承优点及发展历史情况进行了详细的介绍。对近年来该领域国内外学者对其研究的工作进行了简要的总结，对径向磁悬浮轴承的工作原理及分类进行了简要的说明。研究了异极径向磁悬浮轴承电磁力与定子结构参数的关系，利用解析法对其建立了解析模型，通过有限元法对模型进行了验证。揭示了两种磁极排布的磁悬浮轴承的磁极个数和电磁力之间的规律。并在此基础上优化了磁悬浮轴承的设计方法。 为了分析对比两种磁极排布异极径向磁悬浮轴承电磁特性的差异，通过建立了二维有限元模型的方法进行计算分析，揭示了在相同磁路个数的约束条件下，两种磁极排布方式的异极磁悬浮轴承的磁场分布、涡流损耗及电磁力的变化规律，并对两种磁极排布的异极径向磁悬浮轴承各自适用场合给出了建议。 结合磁悬浮轴承电磁特性的分析结果，建立了磁悬浮轴承数学模型，设计了PD/PID控制器，通过仿真计算进行了验证。针对磁悬浮轴承模型非线性、强耦合的问题，建立了磁悬浮轴承的非线性T-S模糊模型，对其设计了状态空间反馈控制器。通过与两种线性控制策略进行了对比，验证了该方法具有较好的动、静态性能及较好的鲁棒性。 本文的研究内容可以对于异极径向磁悬浮轴承设计优化时参数选择及控制策略设计时提供一定的参考价值。
NETL