无轴承电动机轴向磁轴承参数设计与控制系统研究

摘要

在介绍无轴承电动机轴向止推主动磁轴承结构和工作原理的基础上,阐述了其悬浮力产生原理,导出了磁轴承吸力方程,推导了位移刚度、电流刚度和最大承载力的数学表达式,给出了磁轴承气隙磁感应强度、磁极面积、电磁铁参数、线圈腔参数、辅助轴承等设计或计算方法.建立了磁轴承控制系统的数学模型,给出了控制器控制算法和控制系统仿真结果,并用模拟和数字控制器实现了磁轴承稳定悬浮.研究表明,实验结果和理论设计基本一致,提出的设计、计算和控制方法是切实可行的.研究成果对制作无轴承电动机轴向定位磁轴承、5自由度磁轴承和高速飞轮储能系统中磁轴承等具有参考和应用价值.