飞轮电池不对称励磁卸载轴向悬浮混合磁轴承设计

摘要：

针对飞轮电池支承与传动系统集成度低、能量损耗大等问题,该文设计了一种兼顾卸载和轴向悬浮的不对称励磁混合磁轴承,该磁轴承拓扑结构由含永磁环的上定子、下定子及转子组成.分析了不同工作模式下的运行机理;综合考虑永磁退磁、最大偏心以及轴向扰动等因素对磁轴承卸载能力的影响,制定了磁轴承额定卸载力约束准则;结合永磁材料工作曲线,推导出卸载力数值模型以及退磁/最大偏心下轴向补偿力数值模型并实现了磁轴承关键结构参数设计.三维有限元分析表明,正常卸载力、退磁卸载力、偏心卸载力的有限元分析值与理论值误差分别为 4%、3.7%和 5.8%,验证了参数设计结果的准确性.样机试验结果表明,卸载力理论计算值与实测值的最大误差约为4%,平均误差为2%;轴向负载80 N时,转子由上定子气隙处保护磁轴承起浮,稳定悬浮后轴向单边位移约为25 μm,轴向负载120 N时,转子由下定子气隙处保护磁轴承起浮,稳定悬浮后轴向单边位移约为35 μm,所设计的磁轴承具有良好的卸载与悬浮性能.研究结果可为高集成、低损耗、高可靠性的飞轮电池系统设计提拱参考.

关键词：轴承、设计、模型、飞轮电池、不对称励磁、有限元

所属期刊栏目：35

分类号：TG156(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金项目51707082,51877101;江苏省自然科学基金项目BK20170546,BK20150524;江苏高校优势学科建设工程资助项目

在线出版日期：2019-10-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：54-62