利用场路结合方法分析磁轴承悬浮力

2011-06-06王大朋王凤翔

电机与控制学报 2011年11期

王大朋，王凤翔

(沈阳工业大学电气工程学院，辽宁沈阳 110870)

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在高速电机系统中，普通的机械轴承存在着摩擦和磨损，而且需要润滑系统，由此会带来使用寿命下降及润滑油污染等一系列问题。磁轴承是利用电磁力使转子悬浮在定子中转动，具有无机械摩擦和磨损、无需润滑、能耗低、噪声小、寿命长等优点，特别适合于在高速电机等领域应用［1－2］。

磁轴承一般分为主动磁轴承、被动磁轴承和混合磁轴承三类［3－5］。因为主动磁轴承更容易控制，且应用技术比较成熟，所以目前获得实际应用的主要是主动式磁轴承。由于磁轴承系统的复杂性，目前对磁轴承的悬浮力分析一般以电路和磁路分析为基础，忽略磁饱和及漏磁等影响，在工作点附近运行范围内进行线性化处理，很少采用基于磁路耦合或场路分析结合的方法对悬浮力进行分析［6－11］。

为了能够更准确地计算磁轴承的悬浮力，本文首先基于磁路分析推导了主动式径向磁轴承的悬浮力线性化模型。然后利用有限元法分析了磁轴承在不同偏置电流和转子位移下的悬浮力特性曲线，确定了最佳偏置电流，对其线性化悬浮力模型的位移刚度系数和电流刚度系数进行修正，并建立了超出线性化范围悬浮力的非线性模型。最后对所建立的磁轴承悬浮力模型进行了实验验证。