毕业论文课题相关文献综述
文献综述
一、磁悬浮轴承简介[1]
主动磁悬浮轴承是利用可控磁场力(磁场可控故称之为主动)将转轴无机械摩擦无润滑地悬浮在空中并高速旋转的一种新型高性能轴承,它由转子和定子组成,转子的旋转由变频调速电机驱动,其位置由电涡流传感器检测,位置控制信号经功率放大后转变为电流信号反馈给定子电磁铁,改变电磁吸力,从而使转子保持在平衡位置附近。由于其无摩擦、无磨损、无需润滑、无污染及工作寿命长等突出优点而倍受瞩目,在航空航天、超高速超精密加工机床、能源、交通、及机器人等高科技领域具有广泛的应用前景[2]。如果将此技术应用于航空发动机上,发动机的总重量将减少15%左右。因此,开展对磁轴承的研究,为磁轴承应用于航空发动机提供技术储备和可能性,对提高我国国防实力有重要的现实意义。
主动磁轴承系统是机电一体化系统,由机械、电子和软件三大部分构成。具体由控制器、功率放大器、电磁铁、转子、和传感器组成。其中控制器性能的好坏影响到磁轴承的动态性能和转子的回转精度,直接关系到磁轴承能否应用。故控制器的设计是其中相当重要的一环[3]。
二、磁悬浮轴承工作原理[4]
磁轴承可以根据磁铁的结构形式、使用场合、电源种类及磁场性质等方面进行分
类。人们习惯根据磁场性质的不同,将磁轴承分为无源磁轴承和有源磁轴承两大类,或者称之为被动磁轴承(PassiveMagnetieBearing)和主动磁轴承(ACtiveMagnetiCBearing)。对于无源磁轴承(即被动磁轴承),其磁场是不可控的,其电磁力由永久磁铁或恒定直流电流作用下的软磁材料提供,因而目前应用范围很少。随着超导材料的出现,以后在这方面可能有更大的应用前景。而对有源磁轴承(即主动磁轴承),磁场是可控的,其磁力由交流线圈产生的磁场提供,或由永久磁铁和交流线圈的混合磁场提供,从而使其支承力可控,因而在目前得到了最广泛的研究和应用[5]。
三、磁悬浮轴承的发展概况[6]
利用磁力使物体处于无接触悬浮状态的设想由来己久,但实现起来并不容易。早在1842年,Earnshow就证明单靠永久磁铁是不能将一个铁磁体在所有六个自由度上都保持在自由稳定的悬浮状态。然而,真正意义上的磁悬浮研究是从本世纪初利用电磁相吸原理的磁悬浮研究车辆开始的[7]。
1937年,德国人Kenper申请了第一个磁悬浮技术专利,他认为要使铁磁体实现稳定的磁悬浮,必须根据物体的悬浮状态不断地调节磁场力的大小,即采用可控电磁铁才能实现,这一思想成为开展磁悬浮列车和磁悬浮轴承研究的主导思想,利用可控电磁铁实现的磁轴承即称之为主动磁轴承[8]。同一时期,美国vigrinai大学的Benals和Homles也对磁悬浮理论进行了研究,他们采用电磁悬浮技术悬浮小钢球,并通过钢球高速旋转时能承受的离心力来测定试验材料的强度,测量过程中钢球所达到的最高旋转速度为1.sxlO7;/m,在这一转速下,钢球由于离心力作用而爆裂,他们据此来推算材料的强度极限。这可能是世界上最早采用磁悬浮技术支承旋转体的应用实例
