单轴控制垂直轴REPULSIVE-TYPE磁轴承和控制

Tapan Santra¹d·罗伊博士²、A.B. Choudhury³

学系助理教授电气工程Kalyani政府工程学院Kalyani,纳迪亚,销。-741235年,W。B、印度
学系副教授电气工程孟加拉工程与科学大学,Shibpur豪拉- 711103 W。B、印度
学系助理教授电气工程孟加拉工程与科学大学,Shibpur豪拉- 711103 W。B、印度

文摘

单轴控制排斥型磁轴承(SACRMB)是最有前途的轴承由于其低成本和简单的建设。这个轴承具有低损耗、低噪音,没有润滑,也没有危险。介绍了垂直轴SACRMB,由径向稳定永久磁铁和电磁铁悬浮与轴向稳定性。SACRMB有着巨大的机遇成为一个共同选择房子坚持工业应用。调查,尽管SACRMB径向稳定由于被动排斥稳定部队永久磁铁但这种设计遭受轴向不稳定。摘要一个PID控制器的设计使系统轴向稳定的通过控制电磁铁的电流。发现径向和轴向振动在容许极限和SACRMB非常好用。

关键字

SACRMB、PID控制器、磁力、稳定性、振动。

介绍

近世纪有一种倾向,将调查的轴承将摆脱所有的缺点都喜欢高噪声、润滑、维护、能量损失和危害。所以磁露出来,但是大多数的磁轴承在本质上是纯粹的主动或被动(1、2、3、4和5)和遭受由于其复杂的结构与控制不可靠和昂贵的。所以我们需要一个磁轴承应该有成本低,结构简单,可靠性高。单轴控制排斥型磁轴承(SACRMB)[6]是一个可能的解决方案的径向振动是由永久磁铁之间的斥力稳定力最小化和轴向振动控制飞轮之间的吸引力,通过一个控制器电磁铁。摘要[7]PID控制器设计和测试。已经观察到,径向和轴向振动控制和SACRMB性能很好。

建设SACRMB

作为一个轴承SACRMB是服务两个基本目的,支持转子和最小化的转子系统的振动。图1代表一个SACRMB在垂直轴配置。在这个建设两个环形磁铁与轴相连。这些环磁铁称为转子磁铁。这些两磁铁环内转子磁铁可以旋转,连接架的轴承。这两个磁铁是叫艾德定子磁体。这四个磁铁是永久的类型及其材料钕铁硼。当转子振动沿径向方向有变化在转子和定子之间的排斥力磁铁将转子稳定。同时有一个竖直分量的斥力使转子轴向不稳定。那么如何实现轴向稳定呢? A flywheel is attached with the shaft and above this flywheel an electromagnet is placed. The attractive force between this flywheel and electromagnet is utilized to make the rotor axially stable. A PID controller has been designed to control this attractive force by controlling the current through the electromagnet coil. Gap sensor is used to find out the change in axial gap and feedback it to the controller.

SACRMB造型

不同的力量作用于转子图2所示。转子是视为刚体。原点G是定子固定参照系,O是转子的质量中心和(xe,你们,泽)O的位置固定参照系。与周围的力和力矩平衡和电磁铁的力是由方程(我)(七)。

电流和电磁铁之间的差距和飞轮分别为稳定的操作条件。′分别为线圈电流的瞬时变化。

参数SACRMB

之前的模拟,SACRMB必须分配的参数值。电磁铁,这些参数对永磁转子系统传感器与差距。所有的参数表V值如表2所示

PID控制器设计

现在造型,参数是固定的,我们可以去振动特征。图6显示了开环阶跃响应SACRMB的轴向振动,这在本质上是无限的。这意味着SACRMB轴向不稳定。图7和图8显示了径向振动特性(N力和位移在毫米)

分别沿着Y和Z轴。可以看出径向振动0.02毫米以下,可以公平的除外。只有noticible的是转子继续旋转,稍微转移以及积极的Z轴。

SACRMB是轴向不稳定,一个PID控制器设计和实现按照图9和相应的轴向振动是Fig.10中观察到。轴向位移的变化是最小化和振动控制得很好。

结论

摘要建设、建模和控制器设计的垂直轴单轴控制排斥型磁轴承已经实现。SACRMB有巨大的概率成为关键球员在轴承市场在未来几年内由于其权在现有机械轴承。径向振动被动控制的永磁体。这些磁铁的强度和维度的主要约束SACRMB设计。但是现在一天的钕铁硼磁钢可以消除这些问题。摘要轴向振动控制通过控制电磁铁的电流的PID控制器和限制下的轴向振动是观察和接受。

引用

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