丁建刚

（陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司，陕西 榆林 719000）

0 引言

永磁轴承是利用永磁体之间的磁力作用实现转子稳定悬浮的一种被动磁轴承。永磁轴承具有体积小、无摩擦、结构简单等优点。此外，高性能永磁材料的出现也极大地促进了永磁轴承的发展与应用。永磁轴承既可用作径向轴承，又可用作推力轴承；根据磁环的磁化方向及相对位置的不同，永磁轴承可分为多种磁路结构[1]。

承载能力与刚度的分析是永磁轴承研究与设计过程中的一个重要环节。目前，关于永磁轴承的分析设计主要是基于等效磁荷法建立的数学模型[2－3]或者是利用商业软件进行仿真分析。此外，也有学者根据磁路法或者是有限元法对永磁轴承进行分析与计算。王洪昌等[4]基于分子电流法推导得到了永磁轴承轴向力的计算公式，利用蒙特卡洛算法进行了数值计算，并与ANSYS仿真结果作了对比。本文基于等效电流法建立了永磁轴承的数学模型，并利用Matlab对承载力与刚度进行了数值计算，绘制出了其随位移变化的特性曲线，将计算结果与基于等效磁荷法的结果进行对比后发现，基于等效电流法与等效磁荷法的计算结果非常接近，且与实测值的误差保持在较小的范围之内。最后，通过对径向采取主动磁悬浮轴承、轴向为永磁轴承的转子系统在轴向的承载力及刚度特性进行了试验研究，得出了一些关于永磁轴承特性的基本结论。

1 基于等效电流法的数学模型

根据安培的分子电流观点，如果忽略永磁体的端部效应及磁化的不均匀性，永磁体内部分子环流的环绕方向一致，这样在永磁体内部的任意一点总有两个方向相反的分子电流通过，在效果上相互抵消；……