三自由度径向电磁悬浮系统

多场耦合下精确可控

该磁悬浮泵用电磁系统通过多磁场耦合建模，实现了偏心条件下径向悬浮力的精确推导与控制，为无轴承流体机械提供稳定的主动悬浮方案。

Chaoning, Zhu · 胡亮 · Xiaorong, Bai · Min, Li · 阮晓东 · 苏芮 · 傅新

IEEE Transactions on Energy Conversion 2025

技术优势

偏心下径向力可精确计算

利用麦克斯韦应力张量法推导了偏心条件下的径向电磁力理论表达式，为控制系统提供了准确的前馈模型。

多磁场耦合效应已纳入模型

分析了可变励磁磁通对可控悬浮力的影响，使模型更贴近实际多自由度悬浮工况。

悬浮稳定性经实验验证

通过仿真和实验验证了影响可控力的因素，并在多自由度悬浮与驱动状态下实现了稳定控制。

应用场景

• 无轴承流体机械：替代传统轴向被动磁轴承，由该系统主动控制转子径向位移，提升无轴承流体机械的稳定性。
• 磁悬浮精密控制：利用精确的径向力模型实现偏心工况下位移的准确控制，用于磁悬浮转子精密悬浮。
• 高速旋转机械：提供多自由度主动悬浮与驱动控制，适用于高速旋转机械的无接触支承。
• 高效泵送系统：取消机械轴承摩擦损耗，通过主动悬浮提升磁悬浮泵的能效与可靠性。