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1、上海理工大学学报第27卷第3期J.UniversityofShanghaiforScienceandTechnologyVol.27No.32005文章编号:1007-6735(2005)03-0194-04电磁温度耦合条件下推力磁轴承涡流损耗分析12孙首群,郑国权(1.上海理工大学机械工程学院,上海200093;2.湛江师范学院信息科技学院,湛江524048)摘要:针对一类以实心推力盘为主要热源的电磁轴承转子系统,研究了电磁温度耦合条件下从线圈加电到稳定运行整个过程中的电磁场,给出了电磁场涡流损耗的解析计算方法.通过将实例的计算结果与有限元方法及实验
2、结果对比表明,采用该解析计算方法可简单、快捷及准确地解决系统初步设计时的参数选定问题.关键词:推力磁轴承;电磁温度耦合;涡流损耗;电磁场中图分类号:TH133.3文献标识码:AAnalysisofeddycurrentlossinthrustmagneticbearingconsideringelectromagnetotemperaturecoupling12SUNShou2qun,ZHENGGuo2quan(1.CollegeofMechanicalEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechn
3、ology,Shanghai200093,China;2.InformationCollegeofScienceandTechnology,ZhanjiangNormalCollege,Zhanjiang524048,China)Abstract:Theelectromagneticfieldsinathrustmagneticbearingconsideringelectromagnetotempera2turecouplingduringtherotorstartingupareinvestigatedforakindofmagneticbeari
4、ngrotorsystemsinwhichtheheatsourcecomesmainlyfromtheeddycurrentlossduetosolidthrustdisk.Theanalyti2calcalculatedmethod(ACM)ofeddycurrentlossispresented.ItindicatesthatinpreliminarydesignthesystemparameterscanbeexpedientlydeterminedbycomparingthenumericalresultsofACMwiththeresult
5、soffiniteelementmethod(FEM)andexperiments.Keywords:thrustmagneticbearing;electromagnetotemperaturecoupling;eddycurrentloss;elec2tromagneticfields主动磁轴承(电磁轴承)是一种非接触、无污染满足初步设计要求.系统功率损耗主要由铁芯功率[1]及高速性能良好的支承元件.由径向和轴向(推力)损耗(铁损)和线圈功率损耗(铜损)构成.铁损一电磁轴承支承的转子系统日益广泛地应用于航空航般由涡流损耗Pe、磁滞损耗Ph和剩余损耗
6、Pex组天、兵工及精密机床等高速、精密旋转机械中.成.Pe和Ph与励磁频率f的二次方成正比,Pex与[2～5]在电磁轴承转子系统初步设计时,需要预先估f成线性关系(通常Pex远小于Pe或Ph).铜损算电磁场及其功率损耗相关参数的取值范围.数值由线圈电阻产生.通常径向磁轴承铁芯采用叠片结计算虽然精度较高但建模复杂、计算量巨大且耗时构,推力磁轴承铁芯多采用实心结构.因而,推力磁长.解析计算方法简单、快捷,虽精度较低,但足可以轴承的铁损较径向磁轴承铁损大得多.系统工作时,收稿日期:2004-10-26基金项目:上海市科技攻关重点资助项目(031111001)
7、作者简介:孙首群(1964-),男,副教授.第3期孙首群,等:电磁温度耦合条件下推力磁轴承涡流损耗分析195交变励磁频率很高,实心推力磁轴承铁芯(磁铁和推Φ5(t)=Φ6(t)(3)力盘)中的涡流损耗较磁滞损耗大得多.实验结果与或理论计算均表明,若计入温度变化对轴承材料电磁Φ(t)=B1(t)S1=B2(t)S2=B3(t)S3=特性的影响,即电磁温度的耦合效应,即使忽略磁B4(t)S4=B5(t)S5=B6(t)S6(4)滞损耗等,仅以涡流损耗作为铁芯总损耗,则计算结式中K———磁路段号,K=1～6果与实验结果的误差一般仍可精确到5%左BK,ΦK,S
8、K———各段磁路的磁通密度、磁通[5～7]右.因此,推力磁轴承涡流损耗与铜损耗之和量和截面积构
