本发明专利技术公开了一种矩形截面永磁体导轨或轴承的磁力确定方法，针对三种永磁导轨结构，提出了相应的永磁导轨(或轴承)的磁力快速确定模型。本发明专利技术建立的截面为矩形永磁体按反向磁化纵向叠堆或Halbach叠堆的永磁导轨(或轴承)结构及其磁力快速确定方法，解决了现有技术对于截面为矩形永磁体按反向磁化纵向叠堆或Halbach叠堆的永磁导轨(或轴承)磁力只有复杂的数值仿真算法，而没有便于工程设计计算的磁力解析模型的问题，该解析模型磁力计算简化，经与ANSYS软件数值算法比较，该解析模型磁力计算时间大大减小，计算精度较高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械及机电
，设及一种矩形截面永磁体导轨或轴承的磁力确 定方法。
技术介绍
要实现运动机械节能、高效高速可靠运行，必须解决高速部件支承该一关键技术 问题。滚动、滑动等传统的机械支承有接触、需润滑，难W满足高速及低摩擦损耗的要求，已 成为传统驱动高速化的瓶颈。 永磁导轨或轴承是利用磁场力将运动物体悬浮起来的，由于它非接触、无摩擦、无 磨损，具有运行速度高、噪声小、功耗低、寿命长、隔振等优点，可广泛应用于轨道运输、机床 轨道、电磁弹射等领域或各类旋转机械。电磁悬浮电耗高，昂贵的传感器和控制器使得它体 积大、造价贵、控制复杂、可靠性降低；超导磁浮需致冷设备，它体积大、能耗高、结构复杂、 造价不菲。 永磁悬浮具有环保、结构简单、体积小、重量轻、成本低、无能耗等优点。目前，永磁 导轨或轴承的设计计算普遍采用有限元等数值方法，该些方法存在计算复杂、计算工作量 太大及不便优化设计的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，解决了现 有技术的永磁导轨（或轴承）磁力计算仅有数值算法，计算量太大，不便于永磁导轨（或轴 承）优化设计的问题。 本专利技术所采用的技术方案是，一种， 包括=种方式： 方式一[000引对应一对矩形截面平行永磁体，其磁力解析公式是：【主权项】1. 一种，其特征在于，包括三种方式： 方式一 对应一对矩形截面平行永磁体，其磁力解析公式是：其中，为空气磁导率，取值为yC1= 4 31XKT7HAiB^分别是动、静永磁导轨 永磁体的磁应强度；L为动永磁体的纵向长度，Fz表示沿Z轴向的磁力，g(c)为通过下（2) 式确定：其中，a、b、d是两永磁体截面的长宽参数，c、h是两永磁体截面的相对位置参数，其中，Fx表示沿X轴向的磁力，h(c)通过下式⑷确定：方式二 对应反向磁化的矩形永磁体叠堆的永磁导轨或轴承，其磁力解析公式是： 第j个下永磁体对第i个上永磁体的轴向距离是： Cij=c+(j-i)a， (5) 则有Z轴向及X轴向的磁力计算式为：方式三 对应矩形截面永磁体构成的Halbach永磁导轨或轴承，其磁力解析公式是：其中0 上排第i号永磁体磁化方向与X轴正方向的夹角，0」为下排第j号永磁体 磁化方向与X轴正方向的夹角，g(Cu)为将式（5)Cu替换式（2)中的c所得到的表达式， Wcij)为将式（5)Cij替换式（4)中的c所得到的表达式。2. 根据权利要求1所述的，其特征在于： 所述的方式一的两平行永磁体，其中上方的永磁体磁力方向向上，下方的永磁体磁力方向 水平朝向上方的永磁体。3. 根据权利要求1所述的，其特征在于： 所述的方式二的反向磁化的矩形永磁体叠堆的永磁导轨或轴承，其中上方的永磁体磁力方 向从左到右依次为左、右、左、右，下方的永磁体磁力方向从左到右依次为左、右、左、右。4. 根据权利要求1所述的，其特征在于： 所述的方式三的矩形截面永磁体构成的Halbach永磁导轨或轴承，其中上方的永磁体磁力 方向从左到右依次为右、下、左、上、右，下方的永磁体磁力方向从左到右依次为右、上、左、 下、右。【专利摘要】本专利技术公开了一种，针对三种永磁导轨结构，提出了相应的永磁导轨(或轴承)的磁力快速确定模型。本专利技术建立的截面为矩形永磁体按反向磁化纵向叠堆或Halbach叠堆的永磁导轨(或轴承)结构及其磁力快速确定方法，解决了现有技术对于截面为矩形永磁体按反向磁化纵向叠堆或Halbach叠堆的永磁导轨(或轴承)磁力只有复杂的数值仿真算法，而没有便于工程设计计算的磁力解析模型的问题，该解析模型磁力计算简化，经与ANSYS软件数值算法比较，该解析模型磁力计算时间大大减小，计算精度较高。【IPC分类】F16C32-04【公开号】CN104712655【申请号】CN201510084765【专利技术人】田录林, 田琦, 田亚琦 【申请人】西安理工大学【公开日】2015年6月17日【申请日】2015年2月16日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种矩形截面永磁体导轨或轴承的磁力确定方法，其特征在于，包括三种方式：方式一对应一对矩形截面平行永磁体，其磁力解析公式是：FZ=±Br1Br2L×10-64πμ0g(c),---(1)]]>其中，μ0为空气磁导率，取值为μ0＝4π×10‑7H/m；Br1和Br2分别是动、静永磁导轨永磁体的磁应强度；L为动永磁体的纵向长度，Fz表示沿Z轴向的磁力，g(c)为通过下(2)式确定：g(c)=2(d+h)ln[c2+(d+h)2]-2(b+d+h)·ln[c2+(b+d+h)2]-(d+h)ln[(c+a)2+(d+h)2]+(b+d+h)ln[(c+a)2+(+d+h)2]-(d+h)·ln[(c-a)2+(d+h)2]+(b+d+h)ln[(c-a)2+(b+d+h)2]-2hln(c2+h2)+h1n[(c-a)2+h2]+2(b+h)ln[c2+(b+h)2]-(d+h)ln[(c-a)2+(b+h)2]+h1n[(c+a)2+h2]-(b+h)ln[(c+a)2+(b+h)2]+4c[2arctan(d+hc)-arctan(b+d+hc)-arctan(hc)]-2(c+a)[2arctan(d+hc+a)-arctan(b+d+hc+a)+arctan(hc+a)]-2(c-a)[2arctan(d+hc-a)-arctan(b+d+hc-a)-arctan(hc-a)]},---(2)]]>其中，a、b、d是两永磁体截面的长宽参数，c、h是两永磁体截面的相对位置参数，FX=±Br1Br2L×10-64πμ0h(c),---(3)]]>其中，Fx表示沿X轴向的磁力，h(c)通过下式(4)确定：h(c)=(c-a)ln[(c-a)2+(b+h)2]-2c·ln[c2+(b+h)2]+(c+a)ln[(c+a)2+(d+h)2]-(c+a)ln[(c+a)2+(b+d+h)2]-(c+a)ln[(c+a)2+h2]+(c+a)ln[(c+a)2]]>+(b+h)2]+(c-a)lm[(c-a)2+(d+h)2]-2c1n[c2+(d+h)2]-(c-a)ln[(c-a)2+(b+d+h)2+2c1n[c2+(b+d+h)2]-(c-a)ln[(c-a)2+h2]+2c1n(c2+h2+2(d+h)[arctanc-ad+h+arctanc+ad+h-2arctancd+h]+2(b+h)[arctanc-ab+h+arctanc+ab+h]-2h[arctanc-ah+arctanc+ah-2arctan(ch)]+2(b+d+h)[2arctan(cb+d+h)-arctan(c+ab+d+h)-arctan(c-ab+d+h)]};---(4)]]>方式二对应反向磁化的矩形永磁体叠堆的永磁导轨或轴承，其磁力解析公式是：第j个下永磁体对第i个上永磁体的轴向距离是：cij＝c+(j‑i)a， (5)则有Z轴向及X轴向的磁力计算式为：FZ=Σi=1i=nΣj=1j=n(-1)i+j+1Br1Br2L×10-64πμ0g(cij),---(6)]]>FX=Σi=1i=nΣj=1j=n(-1)i+j+1Br1Br2L×10-64πμ0h(cij);---(7)]]>方式三对应矩形截面永磁体构成的Halbach永磁导轨或轴承，其磁力解析公式是：Fz=Br1Br2L×10-64πμ0Σi=1nΣj=1n[sin(βi+βj)·g(cij)-cos(βi+βj)·h(cij)],---(8)]]>Fx=-Br1Br2L×10-64πμ0Σi=1nΣj=1n[cos(βi+βj)·g(cij)+sin(βi+βj)·h(cij)],---(9)]]>其中βi为上排第i号永磁体磁化方向与X轴正方向的夹角，βj为下排第j号永磁体磁化方向与X轴正方向的夹角，g(cij)为将式(5)cij替换式(2)中的c所得到的表达式，h(cij)为将式(5)cij替换式(4)中的c所得到的表达式。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田录林，田琦，田亚琦，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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