付 靖

（河南工学院 机械工程学院，河南新乡 453003）

引言

随着磁悬浮技术在超高速超精密加工、航空航天等高科技领域的应用越来越广泛，可靠性已成为影响其广泛应用的关键因素[1-3]。如何进一步提高磁悬浮轴承的可靠性是目前国内外研究的热点，而冗余重构是提高磁悬浮系统可靠性最重要的方法之一。为了提高磁悬浮轴承系统的可靠性，国内外科研人员针对磁悬浮轴承系统进行了冗余结构、容错控制方法以及失效重构后的电磁力等基础问题进行了大量的科学研究[4-7]。

1 磁悬浮轴承结构的设计与优化

1.1 轴向磁悬浮轴承的冗余结构形式

从轴向磁悬浮轴承的研究现状来看，目前轴向磁悬浮轴承定子普遍采用整体式同心单环结构。该结构自身不具备冗余性，当控制回路中任一元件失效，则该结构无法进行重构。本研究在单环无冗余结构的设计方案的基础上，进一步发展和扩充同心四环冗余轴向磁悬浮轴承结构。

1.2 同心四环轴向磁悬浮轴承结构的设计与优化

同心四环轴向磁悬浮轴承在体积一定（轴承内径为30 mm，外径为95 mm,气隙为1 mm，线圈腔占空比为0.7）、电流一定的条件下（初始电流1A），利用MATLAB对同心四环轴向磁悬浮轴承结构进行优化设计，使轴向磁悬浮轴承的电磁力F达到最大，以此确定同心四环轴向磁悬浮轴承的结构尺寸（在前期研究基础上，同心四环轴向磁悬浮轴承优化结构如表1所示）。同心四环结构如图1所示。

表1 同心四环结……