一种五自由度磁悬浮系统绕组设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种五自由度磁悬浮系统绕组设计方法，其中方法可包括：根据所需临界转速确定系统各部件的支承刚度，以及各部件之间的空间距离；根据第一径向磁轴承、第二径向磁轴承和轴向磁轴承的最大径向力和最大轴向力需求获得各绕组的平均安匝数；同理，根据无轴承电机的最大负载转矩和最大径向悬浮力需求获得转矩绕组与悬浮绕组的安匝数；根据所述支承刚度计算所述悬浮绕组的匝数，转矩绕组匝数由所述无轴承电机的最大反电势决定；根据所述各绕组安匝数与匝数分别计算得额定电流，从而获得绕组并联根数。本发明专利技术通过合理选取系统中各部件之间的空间位置、刚度系数以及对应绕组参数，以获得最佳的系统稳定性。以获得最佳的系统稳定性。以获得最佳的系统稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种五自由度磁悬浮系统绕组设计方法


[0001]本专利技术涉及五自由度磁悬浮系统设计
，具体的涉及一种五自由度磁悬浮系统绕组设计方法。

技术介绍

[0002]随着社会各行各业对电机功率以及转速需求的提升，导致转轴处机械轴承的发热越来越严重，甚至影响到电机的正常运行。因此，越来越多的高速大功率电机系统采用磁轴承代替原有的机械轴承，通过对磁轴承径向力的控制，实现了转轴与轴承的无摩擦运行，大大减小了由轴承与转轴摩擦所产生的损耗。通常情况下，为实现转子系统的五自由度悬浮，在转轴上分别安装两个径向磁轴承与一个轴向磁轴承；同时，针对长轴高速运行系统，可采用无轴承电机技术，通过在电机处额外增加一个支承刚度，以补偿由转轴加长后所降低的临界转速。
[0003]然而，虽然五自由度磁悬浮系统能够减小轴承发热，提高轴承寿命，但其参数设计将影响系统的稳定运行，若设计不当，则将产生系统外壳振动剧烈，转速上升受限等问题。五自由度磁悬浮系统设计主要包括：径向磁轴承与无轴承电机的径向支承刚度设计、轴向磁轴承的轴向支承刚度设计、径向磁轴承与无轴承电机的空间位置分布设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种五自由度磁悬浮系统绕组设计方法，其特征在于，包括：根据系统转子的临界转速，通过迭代方法分别确定第一径向磁轴承、无轴承电机、第二径向磁轴承和轴向磁轴承的支承刚度k
r1
、k
m
、k
r2
、k
a
，以及所述第一径向磁轴承、第二径向磁轴承和轴向磁轴承的空间位置h
z1
、h
z2
、h
az
；根据所述第一径向磁轴承、第二径向磁轴承和轴向磁轴承的最大径向力F
rmax
与最大轴向力F
zmax
需求，从而获得各绕组平均安匝数N
r
I
r
、N
a
I
a
，同理，根据所述无轴承电机的最大径向悬浮力F
mr_max
需求，获得其悬浮绕组安匝数N
s
i
s
的分布规律；根据所述第一径向磁轴承、第二径向磁轴承和轴向磁轴承的支承刚度分别计算获得其绕组匝数N
r
和N
a
，同理，根据无轴承电机的支撑刚度获得无轴承电机悬浮绕组匝数N
s
，获得绕组匝数与绕组安匝数后分别计算获得绕组的额定电流i
r
、i
a
和i
s
；根据控制器母线电压U
dc
大小，确定无轴承电机在额定转速下所产生的最大反电势e
abc
，确定转矩绕组匝数N
t
，从而计算获得转矩绕组额定电流i
t
；根据所获得的各绕组中额定电流的大小，分别选取绕组线圈的并联根数。2.根据权利要求1所述的一种五自由度磁悬浮系统绕组设计方法，其特征在于，在确定径向磁轴承、无轴承电机和轴向磁轴承的支承刚度k
r
、k
m
和k
a
后，通过建立支承刚度与绕组匝数的数学关系，从而求解出...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞强，曹鑫，邓智泉，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：