高温超导混合磁悬浮轴承系统的研究与实验

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1、中国科学院电工研究所博士学位论文高温超导混合磁悬浮轴承系统的研究与实验姓名：方家荣申请学位级别：博士专业：电工理论与新技术指导教师：严陆光;林良真2001.8.1型型型堂堕皇王堕茎堕堕!：堡茎———望翌L笙旦二!L高温超导混合磁悬浮轴承系统的研究与实验1摘要磁悬浮轴承是一一种利用磁场力将转子悬浮于空中，使转予与定子之』日J实现，

2、l二机械接触的一种新型高性能轴承。本文首次提出了国内外全新的立式永磁有源高温超导混合磁悬浮轴承研究方案。即采用永磁卸载，高温超导提供稳定，仃源提高径向刚度，保证稳定旋转。本项研究对发展磁悬浮轴承技术和高温超导块材I粥!应用具有重大的理论研究意义和实际应用价值。小艾

3、分别介绍了超导磁悬浮轴承、自源磁悬浮轴承和永磁磁悬浮轴承的】．怍原删，并首次建立了高温超导混合磁悬浮轴承转子五自}{J度数学模型，进行r系统特性分析。在此基础J二，首次研制了扛自由度高温超导混合磁悬浮轴承‘实验袈置。深入研究了高温超导磁悬浮轴承特性。由磁化模型分析计算了超导磁悬浮静态悬浮特性，_于i=对实验装置进行了测量和分析。／有源磁悬浮轴承控制系统的研究。研究了几种模拟控制器，应用线性。次型最优控制理论设计了线性调节器，并研究了带非线性超前校正环节的PID控制器，提出了犬幅度提高系统刚度和稳定范围的参数设计方法。研究了采用轴向和径向不同磁化方向的永磁环所构成的永磁磁悬浮轴，承悬浮特悄．

4、，分别运用等效电流法以及有限元法分析计算了磁悬浮力以及刚度特1陀。首次在幽内实现了高温超导混合磁悬浮轴承高速运转，运行转速为9，600rpm，具有大范围稳定性，达到并超过了本论文工作的设计性能指标。测试了高温超导混合磁悬浮轴承系统的静、动态特性，并对系统的频率特性以及静、动态特性进行了分析。、．关键词：超导混合磁悬浮轴承，!包温磁悬浮轴承，永磁磁悬浮j；11)承，岛温超导块材(钇钡铜氧)，有限元，高速运转kj家趟导巾心863训划和巾科院电T所所长基金资助项目生鬯型兰堕t!!．型[塞堕堕主丝窒一——』垡旦皇翌—!i—TheStudyandExperimentontheHybridHigh．T

5、emperatureSuperconductingMagneticBearingSystem‘FangJiarong(ElectricalEngineeringTheoryandAdvancedTechnology)DirectedbyYanLuguang，andLinLiangzhenABSTRACT11hemagneticbearingisanoveltype，highperformancebearing，whichsuspendtherotorbymagneticforcewithoutanymechanicalcontactbetweenrotorandstatorAllewsch

6、emeofaverticalhybridsuperconductingmagneticbearingincludingsuperconductingmagneticbearing，activemagneticbearing，andpermanentmagneticbearinghasbeenproposed．Inthisdesign，anaxialpermanentmagneticbearingisappliedtolevitatetheweightoftherotor,andthesuperconductingmagneticbearingCallachievestablelevitat

7、ionInaddition，tworadialactivemagneticbearingsareemployedloimprovethemagnitudeofradialstiffnessanddampingoftherotorThestudyonthehybridsuperconductingmagneticbearingscouldbemeaningfulbothflmoreticallyandpractically．Basedontheprinciplesofsuperconductingmagneticbearings，activemagneticbearing，andperman

8、entmagneticbearing，themotionequationofthefive—degreehybridsuperconductingmagneticbearingshasbeenbuiltfirstly,andafive—degreeexperimentaldeviceincludingasetofcontrolsystemforactivemagneticbearinghasbeenbtUiltThepr