高溫超導(dǎo)混合磁懸浮軸承系統(tǒng)的研究.pdf

1、磁懸浮軸承是一種利用磁場(chǎng)力將轉(zhuǎn)子懸浮于空中，使定子與轉(zhuǎn)子之間實(shí)現(xiàn)無機(jī)械接觸的一種新型高性能軸承。高溫超導(dǎo)塊材最有希望應(yīng)用的領(lǐng)域之一是超導(dǎo)磁懸浮軸承。這是因?yàn)楦邷爻瑢?dǎo)塊材在處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)具有很強(qiáng)的抗磁性和磁通釘扎性，可使其與永磁體之間產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的磁力，故無需施加任何控制就能使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定地懸浮。 本文首次在國(guó)內(nèi)外提出了一種新型的立式永磁有源高溫超導(dǎo)混合磁懸浮軸承研究方案。即采用高溫超導(dǎo)塊材提供穩(wěn)定力，高溫超導(dǎo)線圈制成的有源磁軸承提供控

2、制力，永磁軸承提高徑向剛度，從而保證主軸的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。本項(xiàng)研究對(duì)發(fā)展磁懸浮軸承技術(shù)以及高溫超導(dǎo)塊材工程應(yīng)用具有一定的理論研究意義和實(shí)踐探索價(jià)值。 本文分別介紹了超導(dǎo)磁懸浮軸承、有源磁懸浮軸承和永磁磁懸浮軸承的工作原理。在此基礎(chǔ)上，首次研制了新型五自由度高溫超導(dǎo)混合磁懸浮軸承的實(shí)驗(yàn)裝置?；贐ean臨界態(tài)磁化模型，使用有限元法分析計(jì)算了超導(dǎo)磁懸浮軸承的磁場(chǎng)分布及其懸浮力，并對(duì)新型高溫超導(dǎo)混合磁懸浮軸承的模型驗(yàn)證裝置進(jìn)行了測(cè)試和分析。

3、研究了單自由度有源混合磁懸浮軸承的數(shù)學(xué)模型及其控制方法；研究了基于PID算法的數(shù)字控制器，提出了對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和整定的方法；設(shè)計(jì)了一套以TMS320LF2407A控制器為核心的有源磁懸浮軸承控制系統(tǒng)的硬件電路及其配套的軟件程序。研究了采用徑向磁化方向的永磁環(huán)所構(gòu)成的永磁磁懸浮軸承懸浮特性，使用有限元法分析計(jì)算了其磁場(chǎng)分布以及懸浮力。 實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明：新型高溫超導(dǎo)混合磁懸浮軸承可以使主軸實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定懸??；使用超導(dǎo)線圈來控制工作氣隙，