一种磁轴承结构参数的确定方法、装置及计算设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种磁轴承结构参数的确定方法、装置及计算设备，涉及磁轴承结构设计技术领域，所述方法包括：根据永磁体的内径D

【技术实现步骤摘要】
一种磁轴承结构参数的确定方法、装置及计算设备


[0001]本专利技术涉及磁轴承结构设计
，特别是指一种磁轴承结构参数的确定方法、装置及计算设备。

技术介绍

[0002]在磁轴承结构中，由于应用条件限制，下导磁结构为薄壁筒状结构，该结构导致磁体作用在下导磁结构上的有效工作区域比较集中，普通结构磁体磁场有效利用率低，难以大幅提高工作气隙磁通密度，且无法调节磁轴承轴向刚度，径向刚度。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种磁轴承结构参数的确定方法、装置及计算设备，可以提高磁轴承工作气隙磁通密度，从而起到降低永磁体用量，降低磁轴承整体质量，节省成本等作用。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0005]第一方面，一种磁轴承结构参数的确定方法，所述方法包括：
[0006]获取永磁体结构参数；
[0007]根据所述永磁体结构参数确定永磁体的内径D
内
和外径D
外
；
[0008]根据永磁体的内径D
内
和外径D
外
，计算永磁体的高度与磁拉力性能之间的关系，并以磁拉力性能为基础确定永磁体的高度H；
[0009]根据永磁体的内径D
内
和外径D
外
以及永磁体的高度H，确定永磁体的长径比；
[0010]根据永磁体的D
内
和外径D
外
、永磁体的高度H以及永磁体的长径比得到第一永磁体模型；
[0011]将所述第一永磁体模型的下部结构模拟成锥形结构，得到第二永磁体模型，计算所述第二永磁体模型上半部分外径D1以及下半部分外径D3；
[0012]根据所述第二永磁体模型上半部分外径D1以及下半部分外径D3，确定上导磁环的最大外径D6；
[0013]对所述上导磁环的最大外径D6进行验证，并采用多组变量进行实际效果测试，以得到测试结果，根据所述测试结果确定永磁体结构的目标参数。
[0014]进一步的，获取永磁体结构参数，根据所述永磁体结构参数确定永磁体的内径D
内
和外径D
外
，包括：
[0015]根据磁轴承工作条件和应用要求，确定永磁体在磁轴承中的位置，以得到永磁体的额定磁场和温度；
[0016]根据所述永磁体的额定磁场和温度，确定永磁体的剩磁磁场和物性参数；
[0017]根据所述磁轴承的所需磁场、永磁体的剩磁磁场和物性参数，计算所需永磁体的尺寸，其中，所述永磁体划分为N个环形磁块，每个磁块的磁场大小和方向不变，N为正整数；
[0018]根据所需永磁体的尺寸，确定永磁体的内径D
内
和外径D
外
。
[0019]进一步的，根据永磁体的内径D
内
和外径D
外
，计算永磁体的高度与磁拉力性能之间的关系，并以磁拉力性能为基础确定永磁体的高度H，包括：
[0020]根据永磁体内径D
内
和外径D
外
，计算永磁体的中心直径D
中心
＝(D
内
+D
外
)/2；
[0021]根据所述中心直径D
中心
，在高度H下永磁体的磁路长度L＝1.5H；
[0022]根据磁路长度以及所需的磁能密度B
h
来计算永磁体的磁能W
m
，所述永磁体的磁能W
m
的计算公式为：其中，μ0为真空中的磁导率，W
m
为永磁体的磁能；其中，所述磁能密度B
h
的计算公式为：
[0023][0024]根据所述永磁体的磁能W
m
，计算永磁体的最大磁拉力性能F
max
，其中，永磁体的最大磁拉力性能F
max
的计算公式为：其中，A为永磁体的横截面积，计算公式为：
[0025]进一步的，根据永磁体的内径D
内
和外径D
外
以及永磁体的高度H，确定永磁体的长径比，包括：
[0026]根据计算永磁体的长径比R。
[0027]进一步的，将所述第一永磁体模型的下部结构模拟成锥形结构，得到第二永磁体模型，计算所述第二永磁体模型上半部分外径D1以及下半部分外径D3，包括：
[0028]根据计算所述第二永磁体模型下半部分的截面半径r3，所述第二永磁体模型上半部分的截面半径r1＝永磁体的中心直径D
中心
/2，α为锥形结构的夹角；
[0029]根据第二永磁体模型上半部分的截面半径r1和第二永磁体模型下半部分的截面半径r3，计算第二永磁体模型上半部分的外径D1和下半部分的外径D3，其中，D1＝2r1，D3＝2r3。
[0030]进一步的，根据所述第二永磁体模型上半部分外径D1以及下半部分外径D3，确定上导磁环的最大外径D6，包括，
[0031]根据D6＝min(D
max
，D
4min
+k2)确定上导磁环的最大外径D6，其中，k2为设计参数，计算公式如下：
[0032]其中，D
4min
为上导磁环的最小内径，所述上导磁环的最小内径D
4min
＝D1+k1，其中，所述k1为设计参数，取值范围为0.5mm～2mm，d1和d2均为设计参数，分别为上导磁环的内直径、外直径。
[0033]进一步的，所述k1的取值范围为0.5mm～2mm，设计参数d1和设计参数d2比例的取值范围为5:6～2:3。
[0034]第二方面，一种磁轴承结构参数的确定装置，包括：
[0035]获取模块，用于获取永磁体结构参数，根据所述永磁体结构参数确定永磁体的内径D
内
和外径D
外
；根据永磁体的内径D
内
和外径D
外
，计算永磁体的高度与磁拉力性能之间的关系，并以磁拉力性能为基础确定永磁体的高度H；根据永磁体的内径D
内
和外径D
外
以及永磁体的高度H，确定永磁体的长径比；根据永磁体的D
内
和外径D
外
、永磁体的高度H以及永磁体的长径比得到第一永磁体模型；
[0036]处理模块，用于将所述第一永磁体模型的下部结构模拟成锥形结构，得到第二永磁体模型，计算所述第二永磁体模型上半部分外径D1以及下半部分外径D3；根据所述第二永磁体模型上半部分外径D1以及下半部分外径D3，确定上导磁环的最大外径D6；对所述上导磁环的最大外径D6进行验证，并采用多组变量进行实际效果测试，以得到测试结果，根据所述测试结果确定永磁体结构的目标参数。
[0037]第三方面，一种计算设备，包括：
[0038]一个或多个处理器；
[0039]存储装置，用于存储一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁轴承结构参数的确定方法，其特征在于，所述方法包括：获取永磁体结构参数；根据所述永磁体结构参数确定永磁体的内径D
内
和外径D
外
；根据永磁体的内径D
内
和外径D
外
，计算永磁体的高度与磁拉力性能之间的关系，并以磁拉力性能为基础确定永磁体的高度H；根据永磁体的内径D
内
和外径D
外
以及永磁体的高度H，确定永磁体的长径比；根据永磁体的D
内
和外径D
外
、永磁体的高度H以及永磁体的长径比得到第一永磁体模型；将所述第一永磁体模型的下部结构模拟成锥形结构，得到第二永磁体模型，计算所述第二永磁体模型上半部分外径D1以及下半部分外径D3；根据所述第二永磁体模型上半部分外径D1以及下半部分外径D3，确定上导磁环的最大外径D6；对所述上导磁环的最大外径D6进行验证，并采用多组变量进行实际效果测试，以得到测试结果，根据所述测试结果确定永磁体结构的目标参数。2.根据权利要求1所述的磁轴承结构参数的确定方法，其特征在于，获取永磁体结构参数，根据所述永磁体结构参数确定永磁体的内径D
内
和外径D
外
，包括：根据磁轴承工作条件和应用要求，确定永磁体在磁轴承中的位置，以得到永磁体的额定磁场和温度；根据所述永磁体的额定磁场和温度，确定永磁体的剩磁磁场和物性参数；根据所述磁轴承的所需磁场、永磁体的剩磁磁场和物性参数，计算所需永磁体的尺寸，其中，所述永磁体划分为N个环形磁块，每个磁块的磁场大小和方向不变，N为正整数；根据所需永磁体的尺寸，确定永磁体的内径D
内
和外径D
外
。3.根据权利要求2所述的磁轴承结构参数的确定方法，其特征在于，根据永磁体的内径D
内
和外径D
外
，计算永磁体的高度与磁拉力性能之间的关系，并以磁拉力性能为基础确定永磁体的高度H，包括：根据永磁体内径D
内
和外径D
外
，计算永磁体的中心直径D
中心
＝(D
内
+D
外
)/2；根据所述中心直径D
中心
，在高度H下永磁体的磁路长度L＝1.5H；根据磁路长度以及所需的磁能密度B
h
来计算永磁体的磁能W
m
，所述永磁体的磁能W
m
的计算公式为：其中，μ0为真空中的磁导率，W
m
为永磁体的磁能；其中，所述磁能密度B
h
的计算公式为：根据所述永磁体的磁能W
m
，计算永磁体的最大磁拉力性能F
max
，其中，永磁体的最大磁拉力性能F
max
的计算公式为：其中，A为永磁体的横截面积，计算公式为：4.根据权利要求3所述的磁轴承结构参数的确定方法，其特征在于，根据永磁体的内径D
内
和...

【专利技术属性】
技术研发人员：许海，肖凯业，郑文，江超，寇益强，吴雷，陈景华，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：