一种永磁偏置轴向磁轴承的设计方法技术

技术编号：2201243 阅读：167 留言：0更新日期：2012-04-11 18:40

一种永磁偏置轴向磁轴承的设计方法，该方法以轴向磁轴承的位移刚度为出发点，以最大承载力、饱和磁密、槽满率为约束条件进行磁轴承设计，与现有的以永磁体最佳工作点为目标的轴向磁轴承设计方法相比，该方法更有利于磁轴承的控制，并且得到的永磁体大小更加合理，该方法准确度高，简单可行，其设计思想可用于各类永磁偏置轴向磁轴承的设计。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种非接触磁悬浮轴承的设计方法，特别是一种磁悬浮飞轮、磁悬浮控制力矩陀螺等需要磁悬浮支承的装置用永磁偏置轴向磁轴承的设计方法，其设计思想可作为各类永磁偏置轴向磁轴承的设计。
技术介绍
磁悬浮轴承分纯电磁式和永磁偏置加电磁控制的混合式磁悬浮轴承，前者使用电流大、功耗大，永磁偏置加电磁控制的混合式磁悬浮轴承，永磁体产生的磁场承担主要的承载力，电磁磁场提供辅助的调节承载力，因而这种轴承可大大减小控制电流，降低损耗。常用的磁轴承控制方式采用的是传统的PID控制方式，实现该种方式的控制器参数由轴承刚度与阻尼来确定，经过大量实践证明，为使得磁轴承具有优良的特性，应使轴承刚度与其位移刚度在同一个数量级上，因此磁轴承的位移刚度对于磁轴承的控制而言至关重要。现有磁轴承的设计方法均利用永磁体最佳工作点进行设计，目的是使永磁体体积最小，但是通过这种方法计算得到的永磁体尺寸往往不太合理，而且导致加工困难，由于没有考虑位移刚度对控制系统的影响，因而现有设计方法存在准确度差、难以控制的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种永磁偏置轴向磁轴承的设计方法，该方法准确度高，易于控制。本专利技术的技术解决方案是一种永磁偏置轴向磁轴承的设计方法，需要确定轴承体长度L、槽口宽度Lc、永磁体轴向长度hpm、内导磁环内径Dnn、内导磁环外径Dnw(即永磁体外径Dpm1)、外导磁环外径Dww、外导磁环内径Dwn、推力盘内径Dt2、推力盘外径Dt1、推力盘轴向长度Lt、永磁体外径Dpm1、导磁轭厚度h以及线圈匝数N。其特征在于该方法基于磁轴承的位移刚度Kx，其...

【技术保护点】
一种永磁偏置轴向磁轴承的设计方法，其特征在于：该方法基于首先确定磁轴承的位移刚度Ｋ↓［ｘ］，其具体步骤如下：　　　　（１）首先设定磁轴承的位移刚度Ｋ↓［ｘ］、转子转速ｎ、气隙长度δ、第二气隙长度δ↓［１］、漏磁系数σ、最大承载力Ｆ↓［ｍａｘ］、静态悬浮电流ｉ以及铁心的饱和磁密Ｂ↓［ｓ］；　　　　（２）根据转子转速ｎ和材料强度确定推力盘内径Ｄ↓［ｔ２］，考虑到气隙边缘效应确定轴向磁轴承内导磁环内径Ｄ↓［ｎｎ］；　　　　（３）令轴向磁轴承内导磁环截面积与外导磁环截面积相等，根据最大承载力Ｆ↓［ｍａｘ］和饱和磁密Ｂ↓［ｓ］确定该截面积Ａ；　　　　（４）计算内导磁环外径Ｄ↓［ｎｗ］，也即永磁体外径Ｄ↓［ｐｍ１］；　　　　（５）根据气隙长度δ确定永磁体轴向长度ｈ↓［ｐｍ］、导磁轭厚度ｈ以及槽口宽度Ｌ↓［ｃ］；　　　　（６）根据位移刚度Ｋ↓［ｘ］以及转子重力Ｇ确定电流刚度Ｋ↓［ｉ］，由电流密度Ｊ以及静态悬浮电流ｉ确定线圈直径ｄ↓［ｃ］；　　　　（７）由位移刚度Ｋ↓［ｘ］计算永磁体内径Ｄ↓［ｐｍ２］；　　　　（８）根据槽满率要求确定外导磁环内径Ｄ↓［ｗｎ］，再由外导磁环截面积Ａ计算外导磁环外径Ｄ↓［...

【技术特征摘要】
1.一种永磁偏置轴向磁轴承的设计方法，其特征在于该方法基于首先确定磁轴承的位移刚度Kx，其具体步骤如下(1)首先设定磁轴承的位移刚度Kx、转子转速n、气隙长度δ、第二气隙长度δ1、漏磁系数σ、最大承载力Fmax、静态悬浮电流i以及铁心的饱和磁密Bs；(2)根据转子转速n和材料强度确定推力盘内径Dt2，考虑到气隙边缘效应确定轴向磁轴承内导磁环内径Dnn；(3)令轴向磁轴承内导磁环截面积与外导磁环截面积相等，根据最大承载力Fmax和饱和磁密Bs确定该截面积A；(4)计算内导磁环外径Dnw，也即永磁体外径Dpm1；(5)根据气隙长度δ确定永磁体轴向长度hpm、导磁轭厚度h以及槽口宽度Lc；(6)根据位移刚度Kx以及转子重力G确定电流刚度Ki，由电流密度J以及静态悬浮电流i确定线圈直径dc；(7)由位移刚度Kx计算永磁体内径Dpm2；(8)根据槽满率要求确定外导磁环内径Dwn...

【专利技术属性】
技术研发人员：房建成，孙津济，王曦，杨磊，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人