磁懸浮電主軸溫度場的仿真與實驗.pdf

1、磁懸浮電主軸是高速電主軸的一個重要分支，與傳統(tǒng)的電主軸相比，磁懸浮電主軸具有轉(zhuǎn)速高、可控性好、無磨損、壽命長、損耗低、可在真空條件下工作等優(yōu)勢，是機械、控制等多門技術(shù)的綜合應(yīng)用，在航空航天、能源、機械等高科技領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。但是磁懸浮電主軸在產(chǎn)品化的過程中仍面臨著一些亟待解決的問題，如磁懸浮轉(zhuǎn)子控制精度的提高，以及轉(zhuǎn)子在工作過程中因功耗而出現(xiàn)的發(fā)熱等問題，這些問題也嚴(yán)重地制約著磁力軸承的發(fā)展。本文主要就是研究磁懸浮電主軸在工作

2、過程中因功耗而出現(xiàn)的發(fā)熱問題。磁懸浮電主軸通過提供線圈電流來提供相應(yīng)的電磁力，從而支撐轉(zhuǎn)子的懸浮。在此工作過程中伴隨有銅損和鐵損的產(chǎn)生而導(dǎo)致的徑向磁力軸承和軸向磁力軸承發(fā)熱，且磁力軸承一般都是安裝在殼體內(nèi)，通風(fēng)和散熱條件較差，因而電主軸溫升較快。溫升不僅會使電主軸定轉(zhuǎn)子部件產(chǎn)生熱膨脹從而改變磁力軸承中定子和轉(zhuǎn)子的氣隙大小，而且還可能會導(dǎo)致線圈絕緣層破壞，使得磁懸浮電主軸的性能和可靠性降低，因此對磁懸浮電主軸進行溫度場分析并提出控制系統(tǒng)發(fā)

3、熱方法顯得尤其重要?；诖朔矫婵紤]，本文對磁懸浮電主軸及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行溫度場分析，主要做了以下幾個方面的工作：
　　從熱傳學(xué)理論出發(fā)理論探究磁懸浮電主軸溫度場控制方程。分析磁懸浮電主軸典型裝配圖，弄清電主軸組成零部件及各零部件配合方式，探究磁懸浮電主軸的發(fā)熱源及發(fā)熱源的銅損、渦流損耗、磁滯損耗的計算方法。
　　利用有限元ANSYS軟件對磁懸浮電主軸穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)溫度場進行仿真分析。在確立一定的初始條件和邊界條件下利用ANSYS軟

4、件建立磁懸浮電主軸的熱傳導(dǎo)問題模型。該模型中熱量傳遞隨時在發(fā)生，并會因為在不同部位的傳遞方式不同出現(xiàn)不同的溫差，此時的溫度分布情況可以用溫度場的形式來表現(xiàn)。在ANSYS軟件中導(dǎo)入磁懸浮電主軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)、控制參數(shù)、熱學(xué)材料參數(shù)等得到磁懸浮電主軸穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)溫度場分布。
　　利用紅外熱像儀（Fluke-Ti400）對磁懸浮電主軸溫度場進行測量實驗。利用模擬功放、測溫儀器、磁懸浮電主軸、工控機等實驗器材搭建磁懸浮電主軸溫度場測量實驗平臺，