磁悬浮轴承是利用电磁力将转子无机械磨擦、无润滑地悬浮在空间,并且转子轴心位置可以由控制系统控制的一种新型轴承,是集机械、电子、控制、传感和计算机等为一体的高新技术产品。 传统的可控式主动磁悬浮轴承由转子、电磁铁、传感器、控制器和功率放大器组成,控制器根据对传感器检测到的位置偏差信号进行运算,使得转子有高精度的定位,在外力的干扰作用下能通过迅速而恰当的电流变化使转子回到基准位置。 本文提出了一种结构新颖的永磁偏置式混合磁悬浮轴承,采用永磁材料替代主动磁轴承中的电磁铁来产生偏置磁场,电磁铁只是提供平衡负载或外界干扰的动磁场。混合磁轴承的电磁铁所需的安匝数只有主动磁轴承的一半,可以大大降低系统因偏磁电流产生的功率损耗,节约了能源,缩小了功放散热器的体积,减轻了磁轴承的重量。这种磁轴承在磁悬浮电机,高速飞轮储能装置等方面具有广泛的应用前景。 本论文的主要工作有: 提出了一种结构新颖的混合式径向磁悬浮轴承系统。 用磁路方法对混合式径向磁悬浮轴承系统进行了参数设计,并用有限元软件ANSYS对计算出的模型尺寸进行了三维场域的分析、校核,验证了该类磁轴承结构参数设计的合理性。 建立了两自由度的磁轴承控制系统模型,利用Matlab中的Simulink工具箱对磁轴承控制器进行了仿真分析,在此基础上设计了PID控制器。 采用C8051F005单片机作为磁轴承的控制器,对磁轴承系统进行了数字控制系统的设计。