基于ANSYS和iSIGHT的磁悬浮轴承结构优化设计

肖林京，张绪帅，常龙，郭海

(山东科技大学 机械电子工程学院，山东 青岛 266590)

主动磁悬浮轴承(AMB)是利用电磁铁产生的可调电磁力将高速转子无接触地悬浮于其轴心位置的一种新型轴承。与传统的机械轴承相比，磁轴承具有无接触摩擦、高速度、低功耗、高精度和无需润滑等优点，广泛的应用于交通、高速机床、航空航天等工业领域[1-2]。磁轴承性能的好坏虽然与控制系统的设计密不可分，但是机械结构选择同样对其有着至关重要的影响。磁轴承所能获得的最大承载能力由所使用的磁性材料的最大磁通密度所决定，为了增加电磁轴承的承载力，减小起重量和尺寸，有必要对磁轴承的结构进行合理地分析与研究，从而减少磁饱和现象对磁轴承性能的影响。文献[3-4]用有限元方法对磁轴承电磁特性进行了分析。但是随着设计变量的增多和外界因素的影响，需要解决管理和数据协调上的许多问题，传统的建模和分析方法已满足不了要求。

在此，采用能与有限元分析软件ANSYS无缝兼容的多学科优化设计软件iSIGHT[5]，可使设计过程简单而高效。在整个优化过程中，由于采用模块化的方法将ANSYS和iSIGHT结合，建立了一个参数可变的磁悬浮轴承模型，并实现了从建模到分析及优化的自动化，分析效率高，简便快捷，能够满足当前对分析和优化的要求。

文中以8极径向主动磁悬浮轴承为例，采用ANSYS对磁悬浮轴承建模和仿真，并在此基础上将参数及模型集成到iSIGHT中，对该模型进行了多目标优化，以得出该轴承结构的最优尺寸。……