低损耗磁悬浮电主轴的动态性能_徐欣VIP专享VIP免费

第２９卷第２期２０１４年２月航空动力学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＰｏｗｅｒＶｏｌ．２９Ｎｏ．２Ｆｅｂ．２０１４文章编号：１０００－８０５５（２０１４）０２－０３４３－０７ｄｏｉ：１０．１３２２４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊａｓｐ．２０１４．０２．０１４低损耗磁悬浮电主轴的动态性能徐欣，谢振宇，龙亚文（南京航空航天大学机电学院江苏省精密与微细制造技术重点实验室，南京２１００１６）摘要：通过引入同极型径向主动磁悬浮轴承（ＡＭＢ）和轴向永磁轴承（ＰＭＢ）建立了低损耗磁悬浮电主轴试验装置，给出了主要设计过程和结构参数，分析了磁悬浮电主轴的动态性能，并通过系统的高速旋转试验进行了验证．研究结果表明：该试验装置结构简单，功耗较小，能够平稳越过前２阶临界转速并在４００００ｒ／ｍｉｎ稳定运行，最大振幅为７μｍ．关键词：永磁轴承；同极型磁悬浮轴承；电主轴；固有频率；动态性能中图分类号：Ｖ２２９＋．２；ＴＨ１３３．３文献标志码：Ａ收稿日期：２０１２－１２－２６基金项目：国家自然科学基金（５１２７５２３８）；航空科学基金（２０１１ＺＢ５２０２５）；江苏省高校优势学科建设工程作者简介：徐欣（１９８６－），男，浙江金华人，硕士生，主要从事机电一体化研究．ＤｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌｏｗｌｏｓｓｍｏｔｏｒｉｚｅｄｓｐｉｎｄｌｅｓｕｓｐｅｎｄｅｄｂｙｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇｓＸＵＸｉｎ，ＸＩＥＺｈｅｎ－ｙｕ，ＬＯＮＧＹａ－ｗｅｎ（ＪｉａｎｇｓｕＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄＭｉｃｒｏ－ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｏｗｌｏｓｓｍｏｔｏｒｉｚｅｄｓｐｉｎｄｌｅｓｕｓｐｅｎｄｅｄｂｙｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇｓｗｉｔｈｔｗｏｒａｄｉａｌｈｏｍｏｐｏｌａｒａｃｔｉｖｅｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇｓ（ＡＭＢ）ａｎｄｏｎｅａｘｉａｌｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇ（ＰＭＢ）ｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍａｉｎｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅａｎｄｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｔｈｅｏｒｅｔ－ｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｒｏｔａｔｉｏｎｔｅｓｔｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｓｉｍｐｌｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｌｅｓｓｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ａｎｄｉｓａｂｌｅｔｏｇｅｔａｃｒｏｓｓｔｈｅｆｉｒｓｔｔｗｏｃｒｉｔｉ－ｃａｌｓｐｅｅｄｓａｎｄｏｐｅｒａｔｅａｔ４００００ｒ／ｍｉｎｓａｆｅｌｙ，ｗｉｔｈｍａｘｉｍｕｍａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｒｏｔｏｒｕｐｔｏ７μｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇ；ｈｏｍｏｐｏｌａｒｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇ；ｍｏｔｏｒｉｚｅｄｓｐｉｎｄｌｅ；ｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ当前加工机械正向着高速、高效、低损耗和低成本方向发展，磁悬浮电主轴利用磁悬浮轴承无接触、无磨损、无润滑和高转速等优点，解决了传统电主轴难以承受高转速的问题［１－３］，但存在系统复杂、发热严重和成本较高等新困扰［４－５］，尤其是推力磁悬浮轴承，由于制造工艺等原因只能采用实心结构，其铁耗引起的发热要比径向轴承大得多，是磁悬浮电主轴温升的主要原因...