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概述

高速在线鼓风机和集成混合控制器的空间应用 永磁电机驱动的主动磁轴承

客户规范

NASA是美国联邦政府负责航空和空间研究的独立机构,正在寻求为探索级二氧化碳去除系统购买下一代鼓风机系统,该系统将在国际空间站(ISS)上安装和测试。鼓风机是一个更大系统的子部件,该系统处理舱内空气,以清除二氧化碳,并为国际空间站的居民保持一个可呼吸的环境。

目前国际空间站上的CDRA系统依赖于箔式空气轴承支撑的鼓风机,这不再是一种现成的技术,目前的技术必须在性能极限运行,以满足未来的二氧化碳去除要求。传统的轴承系统寿命短,通常容易受到污染,通常需要维护以满足系统的寿命要求。NASA需要一种高度可靠的鼓风机,能够增加系统的寿命,在微重力空间环境中运行,并能承受气流中外来粒子的吸入。新的鼓风机还必须适应相同的长度,宽度和高度的信封作为箔轴承支持的传统鼓风机。

解决方案

Calnetix建议将高速永磁电机与主动磁轴承(AMBs)集成在一个整体壳体中,作为现有鼓风机的替代品。在amb上的Calnetix机器已经在高要求的应用中运行了超过17年。该公司的成熟技术和专门知识被应用于美国宇航局的发展。

Calnetix设计并建造了一个鼓风机系统,其中包括一个紧凑的动量™在磁性轴承上的在线鼓风机和一个集成连续™双控制器来驱动鼓风机。在线鼓风机由位于中心的五轴组成PowerfluxAMB系统、支承、悬垂Magnaforce永磁电机和一个非常紧凑的包装中的离心叶轮。由于无摩擦运行,磁性轴承取代了传统轴承,显著提高了系统的性能、可靠性和寿命。amb也可以在非常高的速度下运行,对颗粒污染物有容忍度,并提供无油和免维护的操作。

双控制器由一个变速传动装置(VSD)的电机和一个AMB控制器在一个紧凑的包,支持高达60000 RPM的速度。Calnetix的amb用于消除系统中的润滑和旋转阻力损失。VSD和AMB控制的高效和高速开关技术都被考虑到设计中。两个独立的数字信号处理器(dsp),一个用于VSD,另一个用于AMB,用于实现故障安全操作。

挑战

关键的设计挑战是,主动磁轴承系统,包括备用轴承和位置传感器必须小型化,以适应高度受限的空间。为了帮助创建一个紧凑的设计,位于机器中心部分的轴承包与一个离心叶轮在空气进口和一个悬垂的永磁体同步电机在鼓风机出口使用。空气流经内部部件周围的环空。

结果

这是第一次有资格在空间站中使用磁悬浮系统。Calnetix提供的独特风机系统设计满足以下要求:

  • 能够承受发射振动和加速度要求
  • 符合机电和电能质量要求
  • 可在不需要维护的情况下运行30000小时,保质期15年
  • 鼓风机的设计可以忍受“非设计”的操作条件,包括无流(deadheading)操作,在真空中操作,在非常低或高速运行

美国国家航空航天局直列式鼓风机
动量™直列式鼓风机

集成磁轴承和VSD控制器
连续™双控制器

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