亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        異極永磁偏置徑向混合磁軸承及其性能分析

        2022-06-08 07:33:58劉鈣馬志豪朱熀秋
        軸承 2022年3期
        關(guān)鍵詞:三極磁路磁通

        劉鈣,馬志豪,朱熀秋

        (江蘇大學(xué) 電氣信息工程學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

        飛輪儲(chǔ)能具有高功率密度、高效率和低功耗的特點(diǎn),磁軸承作為飛輪儲(chǔ)能的重要部件,可以降低摩擦阻力,延長飛輪使用壽命,是決定飛輪儲(chǔ)能、充放電效率和使用壽命的關(guān)鍵[1]。

        磁軸承至少要有3個(gè)磁極才能在2個(gè)方向上產(chǎn)生可控的懸浮力,一些學(xué)者提出了三極磁軸承結(jié)構(gòu)[2-3]。與功率放大器驅(qū)動(dòng)相比,三相逆變器驅(qū)動(dòng)更適合三極磁軸承的驅(qū)動(dòng),文獻(xiàn)[4-5]提出了由三相逆變器驅(qū)動(dòng)的三極磁軸承。文獻(xiàn)[6]分析了三相逆變器對三極磁軸承的影響,三極磁軸承結(jié)構(gòu)不對稱性是導(dǎo)致懸浮力-電流非線性及耦合的主要原因。文獻(xiàn)[7]中異極永磁偏置磁軸承定子磁極上的偏置磁場極性交替排列,偏置磁通和控制磁通在同一平面流通,降低了磁懸浮軸承的磁漏,但用功率放大器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)增大了功耗。

        在此結(jié)合三極磁軸承和異極永磁偏置磁軸承的優(yōu)點(diǎn),提出一種6個(gè)磁極的異極永磁偏置徑向混合磁軸承。

        1 工作原理和數(shù)學(xué)模型

        1.1 結(jié)構(gòu)和工作原理

        異極永磁偏置徑向混合磁軸承(簡稱異級(jí)磁軸承)結(jié)構(gòu)如圖1所示,該軸承磁通分為偏置磁通與控制磁通。永磁體表面的靜態(tài)偏置磁通經(jīng)轉(zhuǎn)子、氣隙、定子,最終回到永磁體表面,形成閉合回路,產(chǎn)生的靜態(tài)磁通即為徑向偏置磁通。當(dāng)線圈繞組通入電流時(shí)產(chǎn)生徑向控制磁通,路徑與靜態(tài)偏置磁通類似,形成閉合回路。以A1,A2相磁極為例,A1,A2控制線圈相互串聯(lián),當(dāng)通入正向電流時(shí),在A1的徑向氣隙中控制磁通與偏置磁通疊加,A2抵消,從而產(chǎn)生沿A1磁極方向的徑向懸浮力。當(dāng)磁軸承在徑向方向受到外擾動(dòng)力作用時(shí),轉(zhuǎn)子偏離初始位置,位移傳感器檢測到轉(zhuǎn)子位移量并反饋至控制器,控制器計(jì)算出轉(zhuǎn)子偏移量 ,經(jīng)PID調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換為控制電流信號(hào),再通過電流跟蹤型逆變器將其變換為三相控制電流,三相繞組中控制電流所產(chǎn)生的單極磁通指向與轉(zhuǎn)子偏移量相反方向,產(chǎn)生徑向懸浮力,將轉(zhuǎn)子拉回平衡位置。

        1—控制磁路;2—永磁磁路;3—永磁體;4—控制線圈;5—?dú)庀叮?—轉(zhuǎn)子;7—定子。

        1.2 數(shù)學(xué)模型

        勵(lì)磁磁路和永磁磁路路徑如圖2所示,圖中:R1~R12為磁軸承中定子與轉(zhuǎn)子間各氣隙處的空氣磁阻,Rpm為永磁體磁阻,F(xiàn)pm為永磁體磁動(dòng)勢,Φ1~Φ12為永磁磁路各個(gè)網(wǎng)孔的磁通,Ni為所接入控制電流產(chǎn)生的電勵(lì)磁磁動(dòng)勢(N為線圈匝數(shù),iA1,iA2,iB1,iB2,iC1,iC2分別為由三相逆變器通入的線圈電流),Φ1-1~Φ12-12為勵(lì)磁磁路中每個(gè)網(wǎng)格中的合成磁通。將相同位置的勵(lì)磁磁路磁通和永磁磁路磁通疊加得到氣隙處磁通Фhk(k=1,2,…,12)。

        圖2 異極磁軸承磁路圖Fig.2 Magnetic circuit path of heterpolar magnetic bearing

        根據(jù)磁路基爾霍夫定律可得

        (1)

        由(1)式可得

        (2)

        假設(shè)ФA1,ФA2,ФB1,ФB2,ФC1,ФC2分別為繞有控制線圈的定子磁極氣隙處的磁通,則

        (3)

        轉(zhuǎn)子與定子控制磁極氣隙處所產(chǎn)生的徑向懸浮力為

        (4)

        式中:μ0為真空磁導(dǎo)率;δ為氣隙長度。

        在x,y方向上的懸浮力為

        (5)

        2 異極磁軸承和三極磁軸承懸浮力對比

        2.1 結(jié)構(gòu)

        異極磁軸承與三極磁軸承結(jié)構(gòu)如圖3所示,異極磁軸承徑向定子有12個(gè)徑向磁極,彌補(bǔ)了三極磁軸承的不對稱性。

        圖3 異極磁軸承與三極磁軸承結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of heterpolar magnetic bearing andthree pole magnetic bearing

        2.2 最大承載力

        磁軸承最大承載力由最大懸浮力的最小值決定,相同體積、安匝數(shù)、永磁磁動(dòng)勢和磁極面積的異極磁軸承和三極磁軸承主要結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1,各方向最大懸浮力計(jì)算式見表2,異極磁軸承最大承載力比三極磁軸承提高了33.3%。

        表1 異極磁軸承和三極磁軸承主要參數(shù)

        表2 異極磁軸承和三極磁軸承各方向最大懸浮力計(jì)算式

        3 有限元分析

        在ANSYS-Maxwell中分別建立異極磁軸承和三極磁軸承的3D模型。為了得到徑向2個(gè)自由度的懸浮力與控制電流的關(guān)系,在有限元模型中的6個(gè)徑向線圈中安置一個(gè)截面,并給定控制電流的方向,使電流為正時(shí)控制磁場與偏置磁場方向相同,并設(shè)定通過激勵(lì)截面的6個(gè)控制線圈中的電流分別為iA,iB,iC,-iA,-iB,-iC, 其中2個(gè)相對的磁極的激勵(lì)電流大小相等方向相反;然后新建2個(gè)等效控制電流ix,iy, 將iA,iB,iC采用參數(shù)化激勵(lì)源施加的方式由2個(gè)變量ix,iy表示,在ANSYS-Maxwell中設(shè)置ix,iy分別從-1.22 A變化到1.22 A,步長為0.305 A,得到不同的ix,iy值對應(yīng)的x,y方向懸浮力。通過仿真分析可得異極磁軸承和三極磁軸承懸浮力-電流特性分別如圖4、圖5所示。

        圖4 異極磁軸承懸浮力-電流特性Fig.4 Levitation force-electric current characteristic curveof heterpolar magnetic bearing

        圖5 三極磁軸承懸浮力-電流特性Fig.5 Levitation force-electric current characteristic curveof three pole magnetic bearing

        由圖4可知:異極磁軸承x,y方向的懸浮力-電流特性曲面對稱,x,y方向的懸浮力與電流線性關(guān)系較差。由圖5可知:1)三極磁軸承x方向上的懸浮力-電流特性曲面不對稱,這是由于三極磁軸承空間不對稱;2)y方向的對稱性使其懸浮力-電流特性曲面在中心點(diǎn)對稱;3)x,y方向的懸浮力與電流線性關(guān)系較差。

        4 試驗(yàn)驗(yàn)證

        為驗(yàn)證上述分析的正確性,搭建試驗(yàn)臺(tái),如圖6所示,磁軸承的轉(zhuǎn)子因外部擾動(dòng)會(huì)偏離平衡位置,電渦流傳感器檢測出轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的距離,將位移信號(hào)送入數(shù)字信號(hào)處理器,經(jīng)數(shù)字信號(hào)處理后計(jì)算出恢復(fù)到平衡位置所需的電流,再通過徑向、軸向功率板控制磁軸承的轉(zhuǎn)子恢復(fù)至平衡狀態(tài)。直流電源給徑向功率板供電,交流電源給軸向功率板供電。

        1—電渦流傳感器;2—數(shù)字信號(hào)處理器;3—徑向功率板;4—磁軸承;5—交流電源;6—軸向功率板;7—直流電源。

        4.1 懸浮力-電流特性

        懸浮力測量步驟:1)A相通入1 A的電流,B,C相通入-0.5 A的電流,此時(shí)x方向的控制電流ix等效為1.22 A,在麥克斯韋力作用下轉(zhuǎn)子被吸至x軸正方向。采用彈簧測力計(jì)將轉(zhuǎn)子向x軸負(fù)方向拖動(dòng),記錄轉(zhuǎn)子被拖動(dòng)時(shí)的彈簧測力計(jì)值F1。2)切除控制電流,同樣采用彈簧測力計(jì)將轉(zhuǎn)子向x軸負(fù)方向拖動(dòng),記錄轉(zhuǎn)子被拖動(dòng)時(shí)的彈簧測力計(jì)值F2。3)F1-F2即為控制電流所產(chǎn)生的懸浮力。減小iA且保證iB=iC=-0.5iA,即可得到x方向的懸浮力-電流特性曲線。同理可得y方向的懸浮力-電流特性曲線。

        異極磁軸承與三極磁軸承的懸浮力-電流特性曲線分別如圖7、圖8所示(圖7a、圖8a中iy=0 A,圖7b、圖8b中ix=0 A),試驗(yàn)與仿真分析、理論分析結(jié)果一致性較好。與三極磁軸承相比,異極磁軸承懸浮力與電流線性關(guān)系較好。

        圖7 異極磁軸承懸浮力-電流特性曲線Fig.7 Levitation force-electric current characteristic curveof heterpolar magnetic bearing

        圖8 三極磁軸承懸浮力-電流特性曲線Fig.8 Levitation force-electric current characteristic curveof three pole magnetic bearing

        4.2 最大承載力

        采用懸浮力的測量方法可得異極磁軸承和三極磁軸承在各方向的最大懸浮力,見表3:異極磁軸承、三極磁軸承最大承載力分別為66,51 N,異極磁軸承比三極磁軸承最大承載力提高了29.4%,進(jìn)一步驗(yàn)證了理論分析的正確性。

        表3 異極磁軸承和三極磁軸承最大懸浮力

        5 結(jié)論

        針對三極磁軸承的不對稱性,提出一種異極永磁偏置徑向混合磁軸承,通過理論分析、有限元分析和試驗(yàn)驗(yàn)證,得出以下結(jié)論:

        1)異極磁軸承有效解決了三極磁軸承的懸浮力與電流非線性關(guān)系及磁路耦合問題;

        2)結(jié)構(gòu)參數(shù)相同時(shí)異極磁軸承最大承載力高于三極磁軸承。

        猜你喜歡
        三極磁路磁通
        基于分布磁路法的非晶合金高速磁浮直線電機(jī)懸浮力計(jì)算
        軸向磁通電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)及容錯(cuò)運(yùn)行控制策略
        三極觀測急需國產(chǎn)專業(yè)衛(wèi)星
        基于LabVIEW的微型磁通門磁強(qiáng)計(jì)測試系統(tǒng)搭建
        2000年以來國際青藏高原和南北極研究進(jìn)展
        科技資訊(2018年34期)2018-03-06 08:05:08
        基于磁通門原理的零磁通交直流電流傳感器
        三極管在春季高考中的考點(diǎn)分析
        基于等效磁路法的永磁同步電機(jī)特性分析
        基于FPGA的數(shù)字磁通計(jì)設(shè)計(jì)
        電測與儀表(2015年3期)2015-04-09 11:37:52
        基于ANSYS Workbench的微型揚(yáng)聲器磁路優(yōu)化分析
        人妻少妇久久中中文字幕| 精品国产一区二区三区av片| 东京热人妻无码一区二区av| 人妻中文无码久热丝袜| 99福利在线| 亚洲不卡无码高清视频| 亚洲国产高清美女在线观看| 国产一区二区不卡av| 精品人妻69一区二区三区蜜桃| 免费人成视频网站网址| 99999久久久久久亚洲| 在熟睡夫面前侵犯我在线播放| 国产毛片网| 中文字幕无码免费久久99| 亚洲国产一区二区三区,| 国产精品亚洲一区二区三区16| 蜜臀性色av免费| 日日摸夜夜添夜夜添无码免费视频 | 性色av成人精品久久| 亚洲一区二区av免费观看| 三级日韩视频在线观看| 一边捏奶头一边高潮视频| 97伦伦午夜电影理伦片| 久久精品无码鲁网中文电影 | 亚洲女同高清精品一区二区99| 一边捏奶头一边高潮视频| 久久无码av三级| 人妻无码一区二区在线影院 | 一区二区三区国产亚洲网站| 熟妇人妻精品一区二区视频| 日韩人妻另类中文字幕| 精品久久久久香蕉网| 亚洲国产无套无码av电影| 欧美色五月| 国产亚洲av人片在线播放| 亚洲av高清一区二区| 久久精品国产清自在天天线| 国产熟女露脸大叫高潮| 久久综合色鬼| 国产精品亚洲精品专区| 无码人妻一区二区三区免费看 |