磁悬浮高速鼓风机转子临界转速 计算与振型分析

首先分析了磁力轴承支承刚度与其结构参数以及控制参数的关系，然后计算了磁力轴承的线性支承刚度。在此基础上，建立了磁悬浮鼓风机转子系统的动力学方程，采用传递矩阵法计算了该转子的临界转速与振型，研究了该转子的临界转速与磁力轴承支承刚度的关系，并对位移测量位置的合理性进行了分析。计算结果及相关结论将为磁力轴承和传感器的布置以及控制系统的设计提供重要依据。利用该计算方法，设计研制的磁悬浮鼓风机已成功投入工业运行。

磁悬浮转子利用不接触的可控电磁力将转子悬浮在磁场中，实现转子的无机械接触、无磨损和无润滑的运转，具有定位精度高、适应转速范围广(几万~十几万转/分)等一系列优点而广受关注。准确计算转子系统的临界转速，对于采用磁力轴承支撑的高速鼓风机来说尤为重要。

磁力轴承的支承特性对转子的动力学特性有重要的影响。对于磁力轴承，通过选择合适的静态偏置电流和控制系统的参数，总可以使得电磁力与转子的微小位移成近似线性关系，利用成熟的线性控制方法就可以使被控转子获得优良的性能，可以通过系统控制参数的选择来控制磁力轴承的动态特性[1-4]，即提供合适的支承刚度和阻尼。磁力轴承的控制器根据传感器检测出的位移变化进行控制，因此磁力轴承和位移传感器不能布置在本征振型的节点上[5-6]。将传感器安装在磁轴承内是比较困难的，所以磁轴承的传感器和磁力轴承不在一个位置。如果转子的本征振型的节点处于传感器和磁轴承之间，将出现反作用反馈，就可能导致磁轴承系统失稳，根据振型合理布置传感器是必须的。所以准确计算磁悬浮鼓风机转子临界转速和振型是非常必要的。

转子的临界转速计算大多采用传递矩阵法和有限元法[6-10]，目前传递矩阵法占据主导地位。本文在分析磁力轴承支承特性的基础上，采用传递矩阵法计算转子的临界转速和振型，根据振型分析位移传感器布置位置的合理性。计算中考虑了磁力轴承的支承刚度在一定范围内变化时对临界转速的影响。

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