考虑涡流效应的多气隙永磁偏置轴向磁轴承动态刚度系数研究*

王　抗，　王　东，　吴磊涛，　苏振中，　张贤彪，　陈俊全

(1. 东南大学 伺服控制技术教育部工程研究中心，南京　210096；

2. 海军工程大学 舰船综合电力技术国防科技重点实验室，武汉　430033)



考虑涡流效应的多气隙永磁偏置轴向磁轴承动态刚度系数研究*

王抗1，王东2，吴磊涛2，苏振中2，张贤彪2，陈俊全2

(1. 东南大学 伺服控制技术教育部工程研究中心，南京210096；

2. 海军工程大学 舰船综合电力技术国防科技重点实验室，武汉430033)

摘要：为了对立式转子的轴向位置进行控制，并利用永磁偏置力来克服转子的重力，提出了一种多气隙的永磁偏置轴向磁轴承。由于轴向磁轴承的定转子铁心均为实心结构，由交变磁场所引发的电涡流将对磁轴承的刚度系数造成显著影响。采用了单元有效磁阻模型，建立了轴向磁轴承动态电流刚度的数学模型和建立了考虑涡流效应的二维瞬态电磁场有限元仿真模型。有限元仿真结果证明了所建立的动态电流刚度数学模型的正确性，也表明了轴向磁轴承的位移刚度受涡流的影响较小，永磁偏置力在各个频率段均维持恒定。

关键词:永磁偏置； 轴向磁轴承； 多气隙； 涡电流； 瞬态有限元

0引言

磁轴承具有无机械接触、无摩擦、低损耗的优点，已广泛地应用于高速电机、飞轮储能系统及宇航器姿态控制等场合[1-3]。为了实现立式转子的悬浮，需要采用轴向磁轴承克服转子的重力以及轴向的干扰力。为了提高磁轴承的动态响应速度，需要在气隙内维持一定的偏置磁通。……