ISSN1000 3762 CN41 -1148/TH
轴承2017年2期 Bearing 2017,No.2
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D0I:10. 19533/j. issn1000 3762. 2017. 02. 003
主动磁悬浮轴承磁饱和研究王东雄，王念先，陈奎生，喻育军，陈克应（武汉科技大学机械自动化学院，武汉430081）
摘要：采用等效磁路法对主动磁悬浮轴承进行了建模，结合有限元软件分析了磁路法在忽略轴承漏磁及磁饱和现象时导致的轴承承载力误差，并重点对磁饱和现象进行了研究。采用有限元软件获取了主动磁悬浮轴承结构参数改变时磁饱和的变化规律，在此基础上从饱和控制电流的角度出发，对磁饱和进行了定量描述，对磁饱和程度进行评估，并将表征他和程度的拟合表达式与有限元仿真计算结果进行了对比，证明该表达式的计算精度较高，
关键词：主动磁悬浮轴承；磁饱和：饱和控制电流：有限元法
中图分类号：TH133.3;0241.82
文献标志码：B
文章编号：10003762(2017)02001207
Research on Magnetic Saturation of Active Magnetic Bearings
Wang Dongxiong, Wang Nianxian, Chen Kuisheng, Yu Yujun, Chen Keying
( College of Machinery and Automation, Wuhan University of Science and Technology , Wuhan 430081 , China)
Abstract : The active magnetic bearing is modeled by the equivalent magnetic circuit method, and the calculation error of bearing load capacity caused by neglecting leakage flux and magnetic saturation is analyzed in combination of the fi nite element method, while the research is focused on the magnetic saturation. With the change of the structure parame ters of the active magnetic bearing, the change law of the magnetic saturation in magnetic bearings is obtained using the finite element method. Based on this, the magnetic saturation is quantitatively described from the perspective of saturat-ed controlling current. Furthermore, the saturation degree of the bearing is evaluated and its fitting expression is com pared with the calculating results of finite element method, in which high calculation accuracy is achieved.
Key words: active magnetic bearing; magnetic saturation; saturated controlling current; finite element method
主动磁悬浮轴承是一种通过可控电磁力使转子稳定悬浮的轴承。与普通机械接触式轴承相比，具有无接触、无需润滑、无磨损、转速高和动态特性可调等优点，因此被广泛应用于真空分子泵、高速精密机床、飞轮储能系统、空间仪器及人工心脏泵等领域。
应用于航空发动机等特殊场合中的磁悬浮轴
承系统，其磁性材料的利用率要求高，材料工作点收稿日期：2016-04-13；修回日期：2016-09-22
基金项目：国家自然科学基金项目（51405351）：湖北省自然科学基金重大项目（创新群体）（2014CFA013）
作者简介：王东雄（1990一），男，硕士研究生，研究方向为磁悬浮支承技术，Email：ssrswdxiong@sina.com
通信作者：王念先（1987一），男，讲师，主要研究方向为磁悬浮支承技术，3D打印技术，E-mail：wangniamxian1987@ 163.com
变化范围大，使得磁悬浮轴承在特定情况下须工作在磁饱和阶段，此时其承载特性会受磁饱和的影响，动态性能降低，但可获得比在线性工作区间更大的承载力，从而提高磁性材料利用率2]。在保证遮悬浮轴承的动态性能不受或受磁饱和影响很小的前提下，应使磁悬浮轴承在尽可能大的磁饱和程度下工作。因此，需要对磁悬浮轴承的饱和程度及变化规律进行研究，为其在航空发动机等特殊场合中的应用奠定基础。
目前关于磁悬浮轴承支承特性的研究主要体现在漏磁或漏磁系数3-8]方面，而在磁饱和方面，文献9建立了考虑铁磁材料饱和的主动磁慧浮轴承非线性模型，使得其能在更大电流下工作，从而取得了比线性工作区间时更大的承载力。文献[10]针对无传感器控制的三磁极主动磁悬浮轴承，建立了包含电流指令影响、饱和效应和漏磁的