永磁体位于转子上的混合型轴向磁轴承原理分析与参数设计.pdf

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1、第44卷第6期2012年12月南京航JournalofNanjing空航天大学UniversityofAeronautics&学报Astronautics永磁体位于转子上的混合型轴向磁轴承原理分析与参数设计刘程子1邓智泉1梅磊2华春V01．44No．6Dec．2012(1_南京航空航天大学自动化学院，南京，210016；2．南京工业大学自动化与电气工程学院，南京，210009)摘要：针对混合型磁悬浮轴承功耗低、结构紧凑的特点，提出了一种永磁体位于转子上的混合型轴向磁悬浮轴承。首先给出了该磁悬浮轴

2、承的三维结构及其工作原理。在此基础上，提出了一种基于气隙磁通计算的参数设计方法。其中根据最大承载力所需的总磁通量，得到磁路中各关键截面处的磁通密度，以软磁材料内部磁场磁通密度不饱争为约束条件，以体积最小为优化目标，通过循环迭代的方式计算各部分漏磁系数与磁阻系数，最后得到该混合型轴向磁悬浮轴承各部分的结构参数。文中还利用有限元电磁场分析软件对其进行三维电磁场建模与仿真分析，仿真结果验证了该参数设计方法及其结果的合理性与正确性。关键词：混合型磁悬浮轴承；轴向磁悬浮轴承；参数设计；有限元分析中图分类号

3、：THl33．3文献标识码：A文章编号：1005—2615(2012)06—0847—08PrincipleAnalysisandParameterDesignofHybridAxialMagneticBearingwithPermanentMagnetinRotorLiuChengzil，DengZhiquanl(1．CollegeofAutomationEngineering，NanjingUniversityof2．CollegeofAutomationandElectricEnginee

4、ring，Nanjing，MeiLei2，HuaChunlAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China；UniversityofTechnology，Nanjing，210009，China)Abstract：Ahybridaxialmagneticbearingwithpermanentmagnetintherotorisraisedonaccountofthelowpowerconsumptionandcompactstructureoftheh

5、ybridmagneticbearings．Firstly，3一Dstructureandoperationalprincipleofthemagneticbearingaregiven．Onthebasisofthis，atypeofparameter—de—signingmethodbasedonair—gapfluxcalculationisgiven．Magneticfluxdensityofeachkeysectionisobtainedfromthetotalmagneticflux

6、requiredforthemaximalbearingcapacity，andconfigurationpa—rametersofeachpartofthishybridaxialmagneticbearingareobtainedthroughcalculatingtheleakagecoefficientandthemagnetoresistancecoefficientbyusingtheiterativeloopmethod，takingtheunsatu—ratedmagneticf

7、luxdensityinsidesoftmagneticmaterialsastherestrainedconditionandbulkminimiza—tionastheoptimizationobjective．Finiteelementanalysis(FEA)softwareisusedtoexecutethesimula—tionanalysisandmodelingofthe3一Dmagneticfield．Simulationresultsvalidatethisparameter

8、—design—ingmethod．Keywords：hybridmagneticbearing；axialmagneticbearing；parameterdesign；finiteelementanalysis(FEA)混合型磁悬浮轴承的偏置磁场由永磁材料产生，电磁线圈只产生控制磁场，具有功耗低、体积小、重量轻的特点。以上特点使其在对体积和功耗有着严格要求的磁悬浮电机、高速飞轮系统等领域基金项目：江苏省普通高校研究生科研创新计划(CXLXl2—0153)资助项目。收稿日期：2011—11—2