磁气混合支承之参数自调模糊控制磁浮辅助轴承系统之研究.pdf

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告 磁氣混合支承之參數自調模糊控制磁浮輔助軸承系統之研 究 研究成果報告(精簡版) 計 畫 類 別 ： 個別型 計 畫 編 號 ： NSC 99-2221-E-033-028- 執 行 期 間 ：99年08月01日至 100年07月31日 執 行 單 位 ：中原大學機械工程學系 計 畫 主 持 人 ： 陳冠宇 計畫參與人員： 碩士班研究生-兼任助理人員：呂雅鈞 博士班研究生-兼任助理人員：李應村 博士班研究生-兼任助理人員：廖薏琳 報 告 附 件 ： 出席國際會議研究心得報告及發表論文 處 理 方 式 ： 本計畫可公開查詢 中 華 民 國 100 年 10月 28 日 目錄 目錄 I 摘要 II ABSTRACT III 第一章 緒論 1 1.1前言 1 1.2研究目的 1 1.3 文獻探討2 第二章 研究方法 3 2.1氣靜壓軸承 3 2.2 主動磁浮軸承7 2.3磁氣混合軸承之匹配問題研究 9 2.3.1磁氣混合軸承之匹配分析 9 2.3.2磁浮軸承之規劃、設計與製作 9 2.3.3磁氣混合軸承之原型設計 10 第三章 結果與討論 12 3.1實驗設備 12 3.1.1氣靜壓徑向軸承 13 3.1.2氣靜壓止推軸承 13 3.1.3磁浮軸承 13 3.1.4 類比 PID 控制器與推挽式電源供應器 15 3.2討論 15 3.3 結論 16 參考文獻 17 國科會補助專題研究計畫成果報告自評表 19 附錄 20 I 摘要 本計畫的目的為發展一套磁浮輔助軸承以提升氣靜壓軸承系統的性能，稱為磁氣混合軸 承 系統，可應用於超高速工具機及精微製造技術。由於 薄氣膜平均效應的作用，氣靜壓軸承 可以產生高旋轉精度，然而也因為 空氣的低黏滯性及可壓縮性使得氣靜壓軸承存在勁度和阻 尼特性不足的二個主要問題，這些問題迄今仍未完全解決。一般而言，運用主動控制技術是 改善氣靜壓軸承精確度和穩定度的可行方法，因此，本計畫提出利用 主動磁浮軸承輔助氣靜 壓軸承的磁氣混合軸承 系統，用以提升主軸的轉速、工作精度和穩定度。首先， 分別進行氣 靜壓及磁浮軸承的最佳化分析 ；其次，針對負載能 力 ，探討氣靜壓及磁浮軸承之間的匹配問 題 ，再將氣靜壓及磁浮軸承結合，進行設計與製作 ；最後進行實驗測試該磁氣混和軸承之工 作性能 。 關鍵詞 ：氣靜壓軸承、主動磁浮軸承、磁氣混合軸承 II Abstract The goal of this project is to develop an auxiliary magnetic bearing for increasing the performance of an