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申请/专利权人：淮阴工学院

摘要：本发明公开了一种三自由度全直流混合磁轴承及永磁体参数设计方法，包括轴向、径向定子铁心、转子铁心、铝环、立方体形永磁体、轴向、径向悬浮绕组和转轴。径向定子铁心内圆周均布4个极，通过铝环与轴向定子铁心连接为整体，在铝环中均匀插入k个立方体形永磁体，轴向、径向悬浮绕组均由直流开关功放驱动。选择永磁、铁心材料和气隙长度，确定永磁体工作点参数Hm和Bm，分析等效偏置磁路，确定径向、轴向磁极面积Sr、Sz，计算出偏置磁路总磁通和立方体形永磁体提供的总磁通，进一步求出Sm、lm。与现有技术相比，本发明采用多块立方体形永磁体提供偏置磁通，易于加工，价格便宜，降低混合磁轴承成本，提高材料的利用率，且便于安装，漏磁小。

主权项：1.一种三自由度全直流混合磁轴承的永磁体参数设计方法，其特征在于，三自由度全直流混合磁轴承，包括同轴设置的转子铁心3、转轴6、轴向定子铁心1、径向定子铁心2，所述轴向定子铁心1套设在所述转轴6上，且其内套有径向定子铁心2，径向定子铁心2内套有转子铁心3，所述转子铁心3套在转轴6上，所述径向定子铁心2內周设有4个极，在其上绕制径向线圈7，轴向线圈8设在轴向定子铁心1的内侧，X方向和Y方向的两个径向线圈分别同向串联为X方向和Y方向径向悬浮绕组，两侧的轴向线圈8同向串联为轴向悬浮绕组，三个悬浮绕组均采用直流开关功放驱动，其特征在于，还包括铝环4，所述铝环4为“H”形，径向定子铁心2通过“H”形铝环4与轴向定子铁心1连接为整体，在铝环4中沿圆周均匀设有k个立方体形内槽，内槽中插入立方体形永磁体5，所述永磁体的块数k＝j×4，j为自然数，立方体形永磁体5为径向充磁，充磁方向长度为lm，磁化面积为Sm；轴向定子铁心1、径向定子铁心2分别与转子铁心3间存在轴向和径向气隙；与立方体形永磁体5相连接的轴向定子铁心1和径向定子铁心2的部分为平面，其余部分为圆弧面；所述立方体形永磁体5充磁方向的外侧极性相同；所述轴向磁极面积Sz与径向磁极面积Sr满足Sz＝2Sr，Sr为径向单个磁极面积；永磁体参数设计方法具体步骤如下：步骤1：选择材料、轴向和径向气隙gr、gz，确定气隙饱和磁感应强度Bs，忽略漏磁和铁心磁阻，并假设磁路不饱和，转子处于定子三自由度中心位置，根据等效磁路图，求出径向气隙磁导Rr和轴向气隙磁导Rz： 综合考虑绕组空间、铁心厚度因素，确定磁极面积Sz和Sr，求出能够产生的最大悬浮力Frmax和Fzmax，Fzmax＝2Frmax：步骤2：每块永磁体提供的磁通为：Φkm＝BmSm，Bm为永磁体工作点的工作磁密，Bm取永磁体剩余磁密Br的一半，Sm为磁化面积；步骤3：所需总偏置磁通为：Φm＝0.5BsSr×4；步骤4：让k块永磁体产生的总磁通等于所需总偏置磁通，即可求出Sm： 步骤5：所需磁动势：kHmlm0.25Rr+0.5Rz＝2BsSr，求出永磁体充磁方向长度lm，其中Hm为工作点的矫顽力，取永磁体矫顽力Hc的一半；步骤6：径向线圈安匝数：步骤7：轴向线圈安匝数：

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