电磁轴承的优化设计

电磁轴承也称磁悬浮轴承或主动磁轴承，是典型的机电一体化系统。与传统轴承相比，它有多方面的优点：无机械摩擦、无接触磨损。无需润滑、定位精度高、适应的转速范围广、对环境无污染，因而受到了工程界的广泛重视，是目前机械、电气控制等领域的前沿课题之一。本文的主要工作就是研究电磁轴承系统参数(包括轴承几何尺寸参数及电参数)的优化设计。 首先建立系统的数学模型，特别是在电磁力的计算方面，给出较详细的理论推导。在分析磁轴承结构基础上对磁轴承的电磁参数计算和设计进行了介绍和分析。提出了径向电磁轴承系统参数(包括轴承几何尺寸参数及电参数)的优化设计，推导了系统电磁力、线圈电感及轴承发热与系统参数的关系。建立了在一定机械约束及轴承发热限制下的优化设计数学模型。 详细研究了电磁轴承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启浮问题的新思想，新方法，给出了具体的设计步骤。 给出了磁悬浮轴承系统综合调试的一般方法，并就系统的增益分配问题、几何中心的测试以及电磁轴承动态特性参数：位移刚度Kd系数和电流刚度Kc系数测量进行了讨论，这些方法通过实践证明是行之有效的，对磁轴承的调试具有一定的指导意义。