【摘 要】
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主动磁力轴承是一种新型非接触式轴承,随着其应用领域的不断拓宽,提高主动磁力轴承可靠性的冗余重构成了研究热点,这也是磁力轴承应用于航空发动机等具有高可靠性要求的装备的关
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主动磁力轴承是一种新型非接触式轴承,随着其应用领域的不断拓宽,提高主动磁力轴承可靠性的冗余重构成了研究热点,这也是磁力轴承应用于航空发动机等具有高可靠性要求的装备的关键。 本文以弱耦合径向磁力轴承为对象,研究了其线圈失效补偿策略。 首先根据弱耦合径向磁力轴承的工作原理,分析线圈可能的失效形式;采用力平衡补偿方法实现磁力轴承的冗余重构,求得不同失效形式下各磁极线圈电流分配的通式;并得出12极弱耦合径向磁力轴承最多允许8极线圈同时失效。 其次,运用MATLAB中的Simulink模块仿真分析弱耦合径向磁力轴承的基本磁极对单元线圈失效补偿策略,包括补偿方法、补偿时机、补偿电流等重构参数和线圈匝数等结构参数对冗余重构过程的影响。在研究最优补偿电流的基础上,根据磁力轴承系统的实际情况提出了便于实时控制的定值电流补偿方法,并且给出了兼顾不同补偿时间的电流补偿值;从冗余重构后转子动态特性出发,在冗余磁力轴承磁极铁芯饱和裕量和线圈电流裕量保持不变情况下,提出了线圈匝数不同时的电流补偿原则和电流补偿值的取值方法。 然后基于力平衡补偿方法,运用 Simulink模块仿真分析线圈在两种基本失效形式下整个弱耦合径向磁力轴承的冗余重构过程。 最后,在冗余径向磁力轴承实验装置上进行了线圈第一类失效补偿的冗余重构实验,实验验证了力平衡补偿方法的可行性。同时对补偿时机、补偿电流、线圈匝数等参数对冗余重构过程中转子的超调量和调节时间的影响进行了实验研究,实验结果与仿真结果有较好的一致性。实验还验证了采用定值电流补偿的可行性。 研究结果为冗余磁力轴承线圈失效补偿方法对转子动态特性影响的研究提供了借鉴。
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