混合型磁懸浮軸承基礎研究.pdf

1、混合型磁懸浮軸承采用永磁材料建立偏置磁場，能夠有效降低功率損耗，在航空航天、能量存儲、能量轉換等對功率損耗要求較高的領域有著不可替代的優(yōu)勢，是磁懸浮軸承技術發(fā)展的一個重要方向。本文立足于混合型磁懸浮軸承的基本特點，對混合型磁懸浮軸承的分類體系、拓撲結構、參數(shù)設計與優(yōu)化、磁場分析以及系統(tǒng)設計等方面進行了研究。
　　 在對混合型磁懸浮軸承的基本特點進行分析的基礎上，首先對混合型磁懸浮軸承的類型劃分進行了研究。首次提出了以控制磁場在氣

2、隙中的分布情況來作為混合型磁懸浮軸承類型劃分的依據(jù)。結合功能與偏置磁場極性分布上的不同，建立了新的混合型磁懸浮軸承分類體系。
　　 以混合型磁懸浮軸承的分類體系為基礎，對混合型磁懸浮軸承的拓撲結構進行了研究。提出了根據(jù)混合型磁懸浮軸承的類型來確定其基本拓撲結構的方法。利用此方法對各類型混合型磁懸浮軸承具體拓撲結構的設計進行了研究，對已有的拓撲結構進行了整理歸類，并提出了多種新的拓撲結構。同時對各種類型拓撲結構的優(yōu)缺點進行了定性的

3、分析與比較。
　　 以等效磁路法為基礎，對混合型磁懸浮軸承參數(shù)的設計進行了研究。提出了以總磁通量計算為基礎的參數(shù)設計方法，提高了參數(shù)設計的優(yōu)化程度。采用有限元法并通過循環(huán)迭代的方式獲得磁場的磁阻系數(shù)與漏磁系數(shù)，提高了參數(shù)設計的精確度。
　　 基于上述一般性的參數(shù)設計方法，對三種混合型磁懸浮軸承（軸向、徑向、軸向-徑向）具體的參數(shù)設計與優(yōu)化方法進行了研究，在對其拓撲結構與磁場分布進行分析的基礎上，以最大懸浮力為設計目標，以

4、軟磁材料內(nèi)部磁場不飽和為約束條件，以體積最小為優(yōu)化目標，推導出了其軟磁材料、永磁材料及控制繞組的參數(shù)設計與優(yōu)化公式，并以MATLAB 為基礎開發(fā)出了界面友好，操作簡單的混合型磁懸浮軸承參數(shù)設計與優(yōu)化軟件。利用有限元分析軟件對設計出的混合型磁懸浮軸承的磁場進行了仿真與分析。通過對仿真結果的分析進一步完善了參數(shù)設計公式，最終獲得了能夠達到設計目標的混合型磁懸浮軸承參數(shù)。
　　 對混合型磁懸浮軸承系統(tǒng)進行了研究，建立了由混合型軸向-徑