船用艉轴电磁轴承设计与分析开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

电磁轴承是一种利用可控电磁力来将转轴悬浮起来，使转子与定子之间实现无机械接触支撑的一种新型轴承，它是集转子动力学、电磁学、电力电子技术、控制理论以及计算机技术于一体的机电一体化产品。

由于电磁轴承的转子是悬浮在空气中的，在工作时转轴与定子之间无接触，由此带来了无摩擦优良特性允许转子以极高的速度旋转，与传统的滚动轴承和液压轴承相比具有非常明显的优势：（1）理论上完全不存在机械上磨损，只受空气阻力的影响，大大延长了机械零件的使用寿命，降低了维护成本。（2）定、转子的无接触悬浮使转子的最高转速只受自身材料强度的限制，因此转子的最高转速通常比其它类型的轴承要高很多。（3）无需传统的润滑和密封装置，不仅简化了系统的机械结构，而且提高了系统的可靠性。（4）发热量很少，功率损耗仅为普通轴承的10%左右，而且通常由磁滞和祸流引起的铁耗很低，可在一定程度上提高系统的效率。（5）传统的滚动轴承和液压轴承在真空中会由于油分子的挥发而产生无法避免的污染，而电磁轴承的环境适应性强，能在真空中工作并且适应低温或高温作业。（6）在运行状态下还可由位移传感器和控制系统精确地定位转子的位置，从而实现对电磁轴承系统的实时监控和故障诊断，其回转精度达到亚微米级，在高性能的机床上应用及其广泛。（7）刚度、阻尼可调，可以使转子很容易通过临界转速，实现超临界转速的运行。

20世纪60年代中期，随着电子器件、控制理论、控制电路的日趋成熟与完善，美国、法国、日本等国相继幵始研究主动电磁悬浮。1965-1968年，日本的森美郎发表了有关可控磁力轴承基础研究的论文，提出了磁悬浮轴承线性化理论，建立了单自由度主动电磁轴承的数学模型，为后续的研究奠定了基础。1969年法国sep公司幵始研究主动电磁悬浮系统的特性并于1972年在卫星导向器的飞轮支承部件上应用电磁轴承获得成功。美国nasa也开始投入了大量的技术力量用于研究电磁轴承在卫星飞轮上的应用。从20世纪70年代末到80年代初，电磁轴承的应用逐渐进入工业化，1976年法国成立了s2m公司从事幵发生产航天和工业用途的电磁轴承系统，1977年法国公司开发出了世界上第一台高速机床电主轴。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：

1） 运用solidworks建立艉轴模型，进行受力分析；

2） 调研收集分析有关资料，了解磁轴承的工作原理；

3. 研究计划与安排

第1~3周：认真阅读任务书，查阅相关文献资料，明确研究内容，完成开题报告的撰写，并完成至少一篇英文文献的翻译。

第4~5周：了解毕业设计所分配任务的工作原理，完成整体方案设计。

第6~8周，完成任务的结构设计计算和分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 刘金林,赖国军,曾凡明. 舰船轴系纵向减振器参数优化方法[j]. 中国舰船研究,2017,12(03):105-110.

[2] 俞强,王磊,刘伟. 舰船推进轴系的螺旋桨激励力传递特性[j]. 中国舰船研究,2015,10(06):81-86 94.

[3] 赵耀,张赣波,李良伟. 船舶推进轴系纵向振动及其控制技术研究进展[j]. 中国造船,2011,52(04):259-269.