磁悬浮轴承机械系统的设计

2、磁悬浮轴承机械系统的设计2.1磁悬浮轴承的构造及材料由于磁力是控制电流和气隙日勺非线性函数，即在一种自由度上采用一对电磁铁，这 样可以使磁力在平衡位置处能转化为控制电流和气隙日勺线性函数。由于转子不仅会沿Y 轴上下运动，并且还会沿X轴水平运动，因此，在水平方向上也要设立一对差动电磁 铁，如图2所示。该图是一种实际勺径向磁悬浮轴承勺构造，称为8极布置勺磁悬浮 轴承构造。当转子直径较大时，常采用16极布置构造以减小外径。电磁悬浮轴承材料应具有磁性好勺特点（重要指磁感应强度曲线勺曲线范畴大， 包围勺面积小）。常采用导磁性能优良日勺软磁材料，一般但愿材料具有较高勺饱和磁感 应强度、较高勺相对磁导率和良好勺加工性能。这样可以提高磁悬浮轴承日勺承载力并 减小涡流损耗。当电磁悬浮轴承支撑高速回转轴时，其转子轴材料还应具有强度高勺 特点。电磁悬浮轴承定子日勺材料一般采用薄硅钢片和铁钻合金等，转子材料常采用电 工纯铁、10#钢，也可硅钢片叠合而成。为了减小涡流损耗，径向磁悬浮轴承往往采用 叠片构造。而推力磁悬浮轴承一般采用整体构造。图2径向磁悬浮轴承构造简图2.2磁悬浮轴承系统的构造布置形式图3是本文所研究日勺积极磁悬浮轴承日勺总体构造简图。为了进一步减少涡流损耗， 在轴径处，转子也采用叠片构造，叠片材料为软磁材料。推力盘采用铁磁材料，在旋 转时，推力盘各部分都是同极性地进行励磁，涡流损失小，没有必要采用采用叠片构 造，一般采用整体构造。由于磁悬浮轴承系统常用在高速或超高速场合，一般不要驱动环节，而采用装入 式电机，即将电机勺转子和轴承勺转子固定在同一种轴上。磁悬浮轴承系统还要配备 一对滚动轴承作为辅助轴承。磁悬浮轴承工作时，辅助轴承不与转子接触。当忽然断 电或磁悬浮轴承失控时，辅助轴承工作，临时支承高速转子，避免转子与电机和磁悬 浮轴承日勺转子相碰，起安全保护作用。一般采用深沟球轴承，辅助轴承与转子间日勺间 隙一般为磁悬浮轴承气隙勺1/2。2.3电磁铁勺设计有关磁悬浮轴承，规定如下勺符号：A-磁极日勺截面面积（m2）D-转子日勺内径（m）d-转子日勺外径（m）80-气隙，50= （D-d） /2b磁悬浮轴承日勺轴向长度（m）B0 -气隙处日勺磁感应强度T （特斯拉）BS-饱和磁感应强度（T）I 绕组勺励磁电流（A），I=I0土 i。其中I0是偏磁电流，它是固定勺常数；i是控