新型永磁磁浮轴承的研究.pdf

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1、机械设计与制造．《《、《t^-第5期98MachineryDesign&Manufacture2010年5月I(先●进●●制、●造●技、●术．●。文章编号：1001—3997(2010)05—0098—02新型永磁磁浮轴承的研究束宋宝玉解志杰赵博(哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨150001)ResearchonnewpermanentmagneticbearingSONGBao—yu，XIEZhi-jie，ZHAOBo(SchoolofMechatronicsEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbi

2、n150001，China)【摘要】由于电磁轴承体积大、控制系统复杂、能耗大，提出了一种新型永磁磁浮轴承，具有能耗l低、体积小、结构紧凑且承载力大应用范围广的特点。以点磁荷理论为基础，建立了轴向磁化方式下轴的l径向偏移量(或轴承刚度)与承载力之问关系的理论模型。由于软铁具有很高的磁导率，而不锈钢具有优l良的磁阻}生能，因而选取了这二种材料作为磁浮轴承材料，成功设计、制造了磁浮轴承组件。所设计轴承i性能达到了设计要求，其稳定工作时的最高承载能力为17N，转速为4000r／min。l关键词：永磁磁浮轴承；点磁荷理论；轴向磁化l【Abstract】Becau

3、seofthelargesize，complicatedcontrolsystemandlargepowerconsumptionofiAeTivemagnetieBearing(AMB)，nneWt)Tmofpermanentmagnetmagneticbearingswhichhaslowpowerlconsumption，smallsize，compactstructure，largebearingcapacityandwideapplicationisproposed．Based；ondotmagneticchargetheory，theaxi

4、almagnetizedmodelareestablished．Themodelembodythere5tionshipbetweenradialdisplacementandloads．Becauseofhighmagneticpermeabilityofironandhighlmagnett‘creluctanceofstainlesssteel，thetwokindsofmaterialarechosenasthematerialofthemagneticlbearing．Thebearingassemblyaretriumphant1)desi

5、gnedandmanufactured．Theperformanceoftestinglme5￡hereq脚maximMmz。7N，mmspeedi4000fmin．1Keywords：Permanentmagnetmagneticbearing；Dotmagneticchargetheory；Radialdis—lpIacement∽∽∞6∞0々∽0々々∽0∽0々∽々0々∽0∽0∽0々0々0々∽0∽0々∽々∽0々∽00∽∽∽0々∽∽∽∽々∽0∽0々0々0々∽∽々∽0々∽0∽0々0々∽0c中图分类号：TH133文献标识码：A1引言q3=O"r3dr3嘏

6、(2)磁浮轴承是一种高性能轴承，该领域涉及到转动力、饥饿、电工电子、控制工程、磁性材料、测试技术、数字信号处理等多个领域121。磁浮轴承通过磁场力将转子和轴承分开，是实无机械接触的新型高性能轴承。磁浮轴承有无摩擦、无磨损、不需要润滑、寿命长，性能稳定，阻尼和刚度均口丁调等优点，口以适应复杂恶劣环境，在军工、航空航天、发电机组、超高速超精密加上机床、原油加工及机器人等领域具有广阔的应用前景㈣。永磁体轴承作为磁浮轴承的一种，具有能耗低、体积小、结构紧凑且承载刀大的特图1几何关系示意图点，因此，成为磁浮轴承研究的一个重要方向H。Fig．1Geometricr

7、elationsdiagam2磁浮轴承理论研究根据库仑定律，推导出位于不同永磁铁环面任意两个点磁荷2．1轴向磁化的理论模型之问的相互作用力。环面1上任意点磁荷q与环面3上任意点理论模型的假设条件：(1)忽略永磁材料磁导率Lj空气磁导磁倚q点磁荷之间的相互作用力：dFt3T-一一·12【1r_(i塑3一一一率的差异；(2)两个磁环轴线平行；(3)两个磁环磁化均匀。[(r3sin~3-／'1Si．)(c。5j8，一e一c。fjB)：]丁3外磁环固定不动，内磁环以一定转速旋转，如图1所示。位两磁环轴表面任意点磁荷几何关系：l／-3coi3一e—·曲r1崛c‘

8、)1]J(、3)内环端面的任意点磁荷q。磁荷量为：上面推导出的是任意点磁荷之间的作用力，进而得