马兰

【摘  要】为了提高立式大容量飞轮储能系统中卸载用永磁轴承的卸载力密度，提高永磁材料的利用率，有效地卸去轴向的大部分静态载荷，对永磁卸载轴承进行了相应研究。在总结了可选的卸载轴承形式后，利用有限元计算软件，比较了三种磁极排布结构，得出了径向磁化的卸载轴承的力密度较高的结论。利用有限元软件研究了结构参数对力密度和卸载质量比的影响，结果表明优化后的卸载轴承能进一步提高其卸载力和卸载力密度。

【关键词】飞轮储能系统;卸载轴承;力密度;永磁体卸载质量比

0永磁卸载轴承磁极排列方案对比

在单侧放置永磁体的结构中多数为定转子沿轴向上下放置的形式，可以采用增加永磁体的磁极面积和增加磁极数的方法增大卸载轴承产生的磁力，其中增加磁极面积对增加力密度不明显，而合理的多磁极分布可以有效地增加力密度和永磁体卸载质量比[6]。提高性能的第一步就是要選择合理的磁极分布。方案的对比在轴向磁化多磁极结构、径向磁化多磁极结构和混合磁化多磁极结构三种磁极结构中进行，它们示意图如图1所示。

图1中带有箭头的物体代表永磁体，箭头表示磁化方向，深色的部分表示软磁性材料，白色表示空气和转轴，（a）、（b）、（c）分别代表轴向磁化、径向磁化和混合磁化结构。比较磁极分布的性能时，为了突出问题、方便得出结论，把本应该是永磁体为圆环的圆柱体轴承结构改为永磁体是长方体的平板形结构讨论。……