Методы анализа и синтеза активных электромагнитных подшипников

• Автор: Макаричев, Юрий Александрович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 345 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОДШИПНИКОВ (ЭМП)
1.1 .Виды бесконтактных опор
1 .Конструктивные типы осевых и радиальных ЭМП
1.3. Обзор и анализ математических моделей электромагнитных подшипников как объектов управления
1.4.Принципы построения систем управления электромагнитными подшипниками
1.5.Задачи исследования
1.6.Выводы по первой главе
2 АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ РАДИАЛЬНЫХ И ОСЕВЫХ ЭМП
2.1. Электромагнитные усилия в радиальных магнитных
подшипниках и параметры их определяющие
2.2. Намагничивающие силы и индукции в явнополюсных
конструкциях радиальных ЭМП
2.3. Намагничивающие силы и индукции в магнитных системах с
распределенными обмотками
2.4. Удельные пондеромоторные силы в осевых подшипниках
2.5. Выбор закона управления токами обмоток
2.6. Выводы по второй главе
3 МАГНИТНОЕ ПОЛЕ И ПАРАМЕТРЫ РАДИАЛЬНЫХ ЭМП
3.1. Математическое описание электромагнитного поля в ЭМП
3.2. Численное моделирование электромагнитного поля ЭМП
3.3. Расчет и анализ магнитного поля радиальных подшипников
3.3.1. Статическое магнитное поле РЭМП
3.3.2. Геометрическая модель и ее физические свойства

3.3.3. Поле РЭМП при различных законах управления токами обмоток и смещении ротора
3.3.4. Расчет индуктивностей и постоянных времени
3.3.5. Магнитное поле при вращении ротора
3.3.6. Нестационарное магнитное поле в переходных режимах
3.4. Расчет магнитного поля РЭМП методом проводимостей зубцовых контуров
3.5. Выводы по третьей главе
4. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ОСЕВЫХ ПОДШИПНИКОВ
4.1. Математическое описание ОЭМП
4.1.1. Геометрическая модель и ее физические свойства
4.2. Анализ результатов расчета поля ОЭМП
4.2.1. Согласное и встречное включение обмоток
4.2.2. Зависимости тяговых усилий от смещения и сигнала управления
4.2.3. Несимметричный ОЭМП и его параметры
4.3. Нестационарные режимы работы ОЭМП
4.3.1. Пондеромоторные силы
4.3.2. Вихревые токи и потери
4.4. Выводы по главе
5. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭМП
5.1. Постановка задачи оптимизации магнитной системы ЭМП
5.1.1. Критерии оптимизации
5.1.2. Обобщенный параметр оптимизации
5.2. Математическая модель ЭМП как объекта проектирования
5.2.1. Расчет главных размеров
5.2.2. Расчет магнитной системы
5-Ь 53. Анализ поверхностей уровней оптимизационных
параметров

5.4. Параметрическая оптимизация РЭМП
5.4.1. Выбор метода
5.4.2. Алгоритм поиска оптимума
5.4.3. Результаты оптимизации РЭМП турбонагнетателя
5.5. Выводы по главе
6. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭМП С УЧЕТОМ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАДИАЛЬНЫХ И ОСЕВЫХ МАГНИТОВ
6.1. Влияние осевого подшипника на радиальный при радиальном
смещении ротора
6.2. Анализ влияния изгибающего момента на радиальные
опоры
6.3. Математическая модель электромагнитного подшипника как
объекта управления
6.4. Математическая модель радиального электромагнитного
подшипника с учетом взаимовлияния осей управления и гироскопического эффекта
6.5. Выводы по шестой главе
7. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ ЭМП
7.1. Техническая реализация ЭМП
7.2. Экспериментальные исследования РЭМП
7.2.1. Экспериментальное исследование потерь и моментов от вихревых токов в роторе
7.2.2. Исследование динамических параметров опытного образца РЭМП
7.3. Идентификация параметров процесса перемещения ротора в
поле электромагнитов и оценка адекватности разработанной математической модели объекта управления
7.4. Выводы по главе

поперечном направлении, но полной левитации достичь в магнитостатических опорах, как отмечалось выше, невозможно ни при какой конфигурации магнитов.
Активный электромагнитный подвес (АЭМП) (Рис. 1.6) обеспечивает за счет регулирования усилия управляемого электромагнита устойчивую левитацию ферромагнитного тела или постоянного магнита. Сила притяжения на единицу площади зазора пассивного ферромагнитного подвешиваемого тела равна
/ = ~ , Н/м2.
2 А)
Стабилизация подвеса обеспечивается системой управления (СУ) на которую подается сигнал с датчика положения (ДП). Выходной управляющий ток / определяется в функции смещения от заданного положения подвешиваемого тела по принципу следящей системы.
АЭМП имеет лучшие силовые и энергетические характеристики из всех видов стабилизированных подвесов. Это определяет его самое широкое применение в различных областях техники.
Объектом исследования в настоящей работе выбраны активные электромагнитные подшипники вращающихся роторов энергетических машин,
Рисунок 1.6 - Активный электромагнитный подвес.