赵旭升 邓智泉 汪 波

（1.南京化工职业技术学院自动控制系 南京 210048 2.南京航空航天大学自动化学院 南京 210016）

1 引言

永磁偏置磁轴承利用永磁体产生偏置磁通，降低了磁轴承的励磁功耗，且体积重量均有所减小，同时，每个自由度的功率放大器由两个减为一个，系统的可靠性得以提高，使其在储能飞轮、动量飞轮及航空航天等高速电机应用领域具有广阔的应用前景[1-9]。由于高磁能积永磁材料的出现，异极性永磁偏置径向磁轴承近几年受到了广泛关注[10-16]。所谓异极性磁轴承，是指永磁体在磁极上产生的磁极性相异，极性交替排列，也有文献上称其为共面轴承，即是偏置磁通和控制磁通在一个平面上流通，它借用主动磁轴承的结构和稀土永磁材料的高磁能积共同构成，具有主动磁轴承漏磁较小和永磁偏置磁轴承功耗低的优点，相对于同极性磁轴承其轴向长度较短，有助于转子临界转速的提高[1]。文献[10]研究了一种异极性永磁偏置径向磁轴承，其具有异极性磁轴承的众多优点，磁极在空间对称布置，结构稳定，文献[11]将其设计成外转子结构应用于磁悬浮动量飞轮中，文献[12]也对其进行了研究和设计。但上述文献给出的参数设计较为笼统，也未给出相应的定转子结构参数及永磁体参数设计方法。

本文以该径向磁轴承为对象提出了一种参数设计方法，设计了悬浮力400N的原理样机，对设计结果进行了三维仿真分析和实验验证。

2 异极性永磁偏置径向磁轴承的结构及工作原理

2.1 异极性永磁偏置径向磁轴承的结构

永磁偏置径向磁轴承结构及磁路如图1 所示，由径向定子、径向控制绕组、转子铁心、转轴及片状永磁体构成。……