牛立新，周玮琳，付红伟，曹　明

（1.北京航天控制仪器研究所，北京100039；2.第二炮兵工程设计研究院，北京100011）

基于线性工作点的轴向混合磁轴承优化设计与仿真分析

牛立新1，周玮琳2，付红伟1，曹明1

（1.北京航天控制仪器研究所，北京100039；2.第二炮兵工程设计研究院，北京100011）

提出一种利用等效磁路与电磁仿真相结合的方法，实现了基于线性工作点的某磁悬浮CMG轴向混合磁轴承优化设计。通过建立等效磁路及有限元模型实现最佳线性工作点的永磁磁路优化设计。利用Ansoft仿真软件建立电磁参数化仿真模型，实现电磁参数剥离分析及电磁磁路的线性仿真优化设计。以混合磁轴承承载力及刚度线性工作点为约束条件，建立磁轴承动态仿真模型，实现轴向混合磁轴承线性工作区域的动态特性分析。采用该方法设计的磁轴承最大承载力为160N，位移刚度与电流刚度分别在为（-0.5±0.1）×106N/m，（115±3）N/A。与传统混合磁轴承设计相比，该方法设计简单，能够快速实现综合优化设计，在满足承载力前提下，提高了动态力学的线性空间与控制刚度的线性稳定度。

磁悬浮CMG；轴向混合磁轴承；线性工作点；永磁磁路；电磁磁路；仿真优化

0　引言

轴向混合磁轴承是磁悬浮控制力矩陀螺（Control Moment Gyroscope，CMG）的核心部件之一，其混合结构型式主要由永磁磁路和电磁磁路结构组成，并通过磁场耦合来实现一定角动量的飞轮转子轴向自由度控制［1］。由于CMG的安装形式和应用环境限制，对轴向磁轴承尺寸及性能要求严格。

针对典型的磁轴承系统，朱煌秋［2］及赵旭升［3］等利用传统的电磁理论，提出以最大磁能积为出发点进行了混合磁轴承设计；……