轴向磁轴承设计
轴承9大类
轴承9大类轴承是机械设备中最重要的零部件之一，它用于转动部件和静止部件的连接，并且能够抵抗外力，防止轴承部件的磨损，减少摩擦，减少机械对环境的污染，因此在工业设备中广泛使用。
根据轴承的不同功能，可以分为九大类：1.结构轴承：用于连接机械结构中的轴心和轴套，它们的特点是极限载荷低，能够抗拉及弯曲载荷。
2.滚动轴承：它们的特点是承受大的极限载荷，轴或轴套仅需轻微的力量即可产生旋转，适用于频繁摆动及转动高速度的轴承。
3.滑动轴承：它们的特点是极限载荷高，润滑性能良好，适用于较大的轴向负荷，可以抗体积膨胀及剪力，噪音低。
4.磁性轴承：它们的特点是具有非常好的耐磨性，可以承受很大的摩擦力，可以用于解决高温环境下的轴承问题。
5.离心轴承：它们的特点是润滑性能良好，有良好的抗冲击性能，可以承受很大的负荷，且噪音低，适用于外挂机械组件。
6.角接触轴承：它们的特点是可以抵抗大的径向载荷，可以承受较大的轴向负荷，可以抗体积膨胀及剪力，抗拉及弯曲载荷，噪音低。
7.深沟球轴承：它们的特点是极限载荷高，润滑性能良好，可以承受很大的负荷，适用于外挂机械组件。
8.圆柱滚子轴承：它们的特点是可以抵抗大的径向载荷，抗体积膨胀及剪力，抗拉及弯曲载荷，噪音低。
9.同心轴承：它们的特点是极限载荷高，适用于较大的轴向负荷，可以承受很大的负荷，可以抗体积膨胀及剪力，噪音低。
从上述内容可以看出，不同类型的轴承有其特定的功能和特点，在工程设计时，要结合具体的条件来选择和应用适当的轴承，以确保设备在正常运行期间能够达到其最高性能，以满足要求。
因此，研究轴承的性能和知识，选择轴承时一定要根据应用环境、承载载荷大小等因素，合理选择合适的轴承，长期以来，不断进行改进和创新，使轴承得到不断提升，使之更加实用，以满足各种应用需求。
对轴承的熟练操作使得它能得到更好的应用，更有利于提升机电产品的性能和质量，以满足不断变化的市场需求。
永磁偏置轴向磁悬浮轴承拓扑结构研究现状
度的控制。对多种拓扑结构 的永磁偏置轴向磁轴 承进行分析 ， 介绍其结 构和工作 原理 ， 指 出其工业应用场合 ， 对永 磁偏置轴向磁轴 承的未来发展进行 了展望 ， 低功耗 、 小 体积 、 易控制的永磁偏 置轴 向磁轴承将是 未来 的主要研究方
向。
关键词 ： 永磁偏置轴向磁轴承 ； 拓扑结构 ； 工作原理
ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ， Ｕ ｎ Ｉ ｒ ｅ ．
Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ： ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｂ ｉ ａ ｓ ｅ ｄ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｂ ｅ ａ ｉ ｔ ｎ ｇ ； ｔ ｏ ｐ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ （ Ｐ Ａ ＭＢ ） ； ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ
ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｐ ｐ ｌ ｙ ｉ ｎ ｇ ａ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ａ ｂ ｌ ｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｗｏ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｅ ｎ ｄ ｆ ａ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｃ ｏ ｒ ｅ ． Ａ ｖ ａ ｒ ｉ ｅ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｏ ｐ ｏ ｌ — ｏ ｇ ｌ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｂ ｉ ａ ｓ ｅ ｄ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｂ ｅ ａ ｉｎ ｔ ｇ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｎ ｌｙ ａ ｚ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｉ ｒ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｉ ｎ — ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ． Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｕ ｔ ｌ ｏ ｏ ｋ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｍ ａ ｒ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｂ ｉ ａ ｓ ｅ ｄ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｗａ ｓ ｄ ｏ ｎ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ
径向磁力轴承定子结构参数的确定
径 向磁力轴承定子结构参数的确定
口 文湘隆
摘
口 胡业发
口
陈 龙
要：通过分析径向磁力轴承的结构形 式、 磁极数以厦 线圈槽 形 ， 针对径 向磁 力轴承定子 的结构设计 ， 充分考虑 在 定子结构参数
文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０— ９ ８ ２ ０ ）３—０ ２ １０ ４ ９ （０ ６ ０ ０ ５—０ ３
Ｉ ｉ ｗ ｎｖｅ
０ ｅｓｒ ｃｕ ａ ｅ ｉｎ ｏ ｅｓａｏ ｆ ｈ ｄ ａ ｇ ｅｉ ｅ ｒ ｇａ ｄ ０ ｅｂ ｓｓｏ ｌ ｃ ｎ ｉ ｅ ａｉｎ ｏ ｅ ｅｅ ｔ ｍａ ｎ ｔ ｅ ｆｒ ｆ ｈ ｔ ｔｒ ｌ ｓｇ ｆ ｈ ｔｔｒｏ ｅ ｒ ｉ ｌ ｔ ｕ ｄ ｔ ｔ ａ ｍａ ｎ ｔ ｂ ａ ｎ ｎ １ ｔ ａ ｉ ｆ ｕ ｌ ｏ ｓ ｒｔ ｆ ｈ ｌ ｅｒ ｃ ｉ １ｈ ｆ ｄ ｏ ｔ ｏ ｇ ｅｉ Ｄ ｒ － ｃ ｏ
结 构 中 ， 子 每 旋 转 一 周 铁 芯 被 重 复 磁 化 两 次 。 使 磁 转 为
小 ； 时 。 极数 多 。 圈与 定 子铁 芯 的接 触 面积大 ， 同 磁 线 线 圈散 热好 ， 利于 减 小 线 圈 的 温升 。 磁极 数增 加 时 ， 有 但 将 使 制 造 工 艺 的 复 杂 性 提 高 ， 使 相 邻 两 磁 极 之 间 的 并
（ 径 向磁 力轴 承 定 子 的 形 式 ２） 径 向 磁 力 轴 承 定 子 （ 下 简 称 定 子 ） 照 其 所 处 的 位 置 可 以 有 两 种 不 同 以 按
种 结 构 参 数 的 确 定 方 法 。 实 现 磁 力 轴 承 的参 数 驱 为
动智 能优化 设计 提供 了可能 。
．
本科磁力轴承控制系统问题及解决
本科磁力轴承控制系统问题及解决本科磁力轴承控制系统问题及解决方案磁力轴承是一种采用磁力悬浮技术实现轴承支撑的新型轴承，具有无摩擦、高速度、长寿命等优势。
在磁力轴承控制系统中，会遇到一些常见的问题，下面将从稳定控制、力学特性和故障诊断三个方面介绍这些问题，并提出相应的解决方案。
1. 稳定控制问题磁力轴承的稳定控制是实现其正常工作的关键。
包括了磁悬浮控制、磁轴向控制和磁切向控制等方面。
稳定控制问题主要表现为控制系统的设计参数选取不合理、控制策略不当等。
针对这些问题，可以采取以下解决方案：- 优化参数设计：通过对控制系统的参数进行优化设计，可以使系统具有更好的控制性能。
例如，可以采用PID控制器对磁悬浮轴承进行控制，并通过调整PID参数来优化系统的响应速度和稳定性。
- 控制策略优化：针对特定的磁力轴承系统，可以根据其特点和需求进行控制策略的优化。
例如，可以采用自适应控制算法来解决工况变化对系统稳定性的影响。
2. 力学特性问题磁力轴承的力学特性是指其受力、刚度和阻尼等物理特性。
力学特性问题主要表现为系统的力学响应不稳定、刚度不足等。
解决这些问题的方案包括：- 力学模型建立：通过建立磁力轴承的力学模型，可以对系统进行力学分析，并进一步优化控制方案。
例如，可以建立磁悬浮轴承的受力分析模型，研究系统的刚度、阻尼等特性。
- 刚度补偿：针对磁力轴承刚度不足的问题，可以采用刚度补偿方法来提高系统的刚度。
例如，可以通过增加辅助磁场或引入机械弹簧等方式来提高刚度。
3. 故障诊断问题磁力轴承的故障诊断是保证其正常运行的重要环节。
故障诊断问题主要表现为无法准确判断系统的故障类型和位置。
针对这些问题，可以采取以下解决方案：- 传感器监测：通过采用合适的传感器对磁力轴承系统的各个参数进行实时监测，可以获得故障的特征信号。
例如，通过测量轴承位置、电流等参数来判断故障类型。
- 数据处理：对传感器采集到的数据进行合适的处理和分析，可以将故障特征提取出来。
轴向永磁轴承力的仿真研究
轴向永磁轴承力的仿真研究杨清华(常州市广播电视大学，江苏常州213001)廑旦抖夔c}简要]磁力轴承是利用磁场力将轴承无机械摩擦、无需润滑地悬浮在空问的一种新型高性能轴承。
但由于磁轴承的部分不稳定．}生l而不能广泛应用。
随着磁悬浮技术的不断发展，磁力轴承日益引起了人们的强烈关注，并且得到了大量的应用。
陕键词]永磁轴承；非线性；动力学；稳定模态磁力轴承是利用磁场力将轴承无机械摩擦、无需润滑地悬浮在空间的一种新型高性能轴承。
但由于磁轴承的部分不稳定性而不能广泛应用。
随着磁悬浮技术的不断发展，磁力轴承目益引起了人们的强烈关注并且得到了大量的应用。
如图1a所示是由磁环组成的轴向磁轴承，它在径向是不稳定的，但作用在径向的不稳定力要比稳定的轴向力小的多。
本文采用数值分析方法来研究磁环的运动方程。
1动力学方程图1b为轴承加载后的示意图，所以质量／7／,：=m为的磁浮环在轴向和径向的标准运动方程为：，碍+E=O(1)，m+F=O(2)气隙g值很小的情况下，E和F的值几乎不受偏心e的影响，k：为一定值，因此可以写出下式：E=跏m仍，g=gzcos,O．t，其中Q=、／篮，＆：一孥。
图l a轴向永捌舞血承图l b车眭嘞Ⅱ载根据具体的轴承实体，各项参数取R。
=0．015m，尺。
=0．0095m，h=0．002m，辟=144T；磁环承受载荷W=18N(m=1．84kg)，gw=0．003m。
图中初始条件为g=0．0015m，e=0和e／g=e‘／g‘=O．25。
径向力F，(e)可以写成如下的多项式形式：PFK,e一1．63×10％2+2．05X1O”e3—0．903X1014e4(3)其中B：4．75×104n／m2，K，e项代表g=0时K，的特l‰式(2)可以表示为：品倍。
一堂坠卫竺+型竖盟一塑堕巡(4)m m m其中=!i=2．58×104r a d一2s-2，n2仿真分析使用M a t l a b软件中的Si m ul i nk的动力学模块来解方程(4)。
中北大学-无轴承电机的结构设计
毕业设计说明书无轴承电机的结构设计班姓学院：专指导教师：2014年 6 月软件工程无轴承电机的结构设计摘要无轴承电机是典型的机电一体化产品，由于它具有上述诸多优良性能及其在众多工业领域内的应用前景，使得无轴承电机技术越来越受到国内外专家、学者的关注与重视。
而我国对这一技术的研究尚不成熟，针对这种情况，我们在毕业设计中选择了这一课题。
鉴于无轴承电机不但具有磁悬浮轴承的优点，而且比其他同功率的电机及支撑装置，体积小、重量轻、能耗小，对于提高高速及超高速运转机械的工作性能具有重要意义，本文就是基于这些问题提出的。
对于一个典型的无轴承电机来说，它主要由机械、检测、控制三大主要部分组成，而控制系统是整个系统的关键，而合理的机械结构设计又是保证承载能力要求和运行稳定可靠的前提，所以，本论文主要对机械系统和控制系统进行分析和设计。
文中以无轴承电机的永磁偏置径向轴向磁轴承本体结构的设计（机械部分）及控制系统为主要研究对象，设计出合理的结构参数和控制系统，并对系统的稳定性进行简要的分析。
关键词：无轴承电机，磁悬浮轴承，机械系统，支撑装置，承载能力Structure design of bearingless motorsAbstractBearingless motor is a typical mechatronic products, because it has many excellent properties and the application prospect in many industrial fields, the bearing motor technology is paid much more attention by domestic and foreign experts, scholars. But the study on this technology in our country is still not mature, in view of this situation, we choose this topic in graduation design. In view of the merits of the bearingless motor not only has the magnetic bearing, and other than with the power of the motor and supporting device, small volume, light weight, low energy consumption, has very important significance for improving the speed and performance of ultra high speed rotating machinery, this paper is based on these questions. For a bearing motor typically, it consists of three major parts of machinery, detection, control, and the control system is the key of the whole system, and the reasonable mechanical structure design is to ensure the premise, bearing capacity and stable and reliable operation. So, this paper mainly carries on the analysis and design of Mechanical system and control system.The design of bearingless motor of permanent magnet biased radial axial magnetic bearingless body structure (mechanical parts) and control system as the main research object, designs the structure parameters and the reasonable control system, and carries on the brief analysis on the stability of the systemKeywords:Bearingless motor, Magnetic bearing, Mechanical system, Support device, Carrying capacity目录1 引言 (1)2 无轴承电机概述 (2)2.1 无轴承电机的发展状况 (2)2.2 无轴承电机的关键技术的研究现状 (2)2.3 无轴承电机的应用现状 (3)2.4 无轴承电机的特点及应用 (3)2.5 无轴承电机的研究和应用前景 (4)3 无轴承电机的系统机械设计 (6)3.1 转轴部件主要结构尺寸的设计 (6)3.2 主轴上零件的布置 (6)3.3 无轴承电机的主要机构设计 (7)3.4 无轴承电机主要零部件的结构设计 (7)3.4.1 无轴承电机磁悬浮轴承总体结构设计 (7)3.4.2 永磁偏置径向轴向磁轴承的总体结构设计 (8)3.5 无轴承电机的主要零件结构设计 (9)3.5.1 电磁轴承的定子与转子 (9)3.5.2 传感器支架及其基准环 (10)3.5.3 缸筒 (11)3.5.4 转轴 (12)3.6 电磁铁的设计 (12)3.6.1 线圈的电阻和消耗的功率 (13)3.6.2 辅助轴承的确定 (14)3.7 混合磁轴承的具体参数设计 (14)3.7.1 选取永磁材料 (15)3.7.2 确定工作气隙磁感应强度 (15)3.7.3 磁极面积的计算 (15)3.7.4 求定子内径 (15)3.7.5 磁极面积的计算 (15)3.7.6 安匝数的计算 (15)3.7.7 匝数与电流的分配 (16)3.7.8 线径 (16)3.7.9 窗口面积的求取 (16)3.7.10 永久磁铁参数计算 (16)4 磁悬浮轴承的工作原理 (17)4.1 磁轴承的组成 (18)4.1.1 磁轴承的机械系统 (18)4.1.2 磁轴承的偏磁回路 (18)4.1.3 磁轴承的控制回路 (18)4.2 磁轴承的基本工作原理 (19)4.2.1 永磁偏置径向轴向磁轴承的基本结构和工作原理 (20)5 毕业设计小结 (23)参考文献 (24)致谢 (26)1 引言所谓无轴承电机（Bearingless Motor or Self-bearing Motor），并不是说不需要轴承来支承，而是不需单独设计或使用专门的机械轴承、气浮或液浮轴承。
轴向主动磁轴承的模糊自抗扰控制
ｔ ａ ｈ ｕ ｚ ＤＲＣ ｓ ｓｅ ｆｒａ ｉｌ ｈ ｔｔ ｅ ｆ ｚｙ Ａ ｙ ｔｍ ａ ｏ ｘ ＡＭＢ ｈ ｓｍａ ｙａ ｖ ｎ ａ ｅ ，ｓ ｃ ｓｆｓ ｒ ｓ ｏ ｓ ，ｓ ｌ ｏ ｅ ｓ ｏ ｔ ｓｒ ｎ ｎ ｉ ａ ｎ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ｕ ｈ ａ ａ ｔ ｅ ｐ ｎ ｅ ｍａ ｌ ｖ ｒ ｈ ｏ ， ｔ ｇ ａ ｔ — ｏ ｄ ｓ ｒ ａ ｃ ｄ ｓ ｏ ｇ ｒ ｂ ｓｎ ｓ ． ｉｔ ｂ ｎ ｅ ａ ｔ ｎ ｏ ｕ ｔ ｅ ｓ ｕ ｎ ｒ
向主动磁轴承模糊 自抗扰控 制系统 ， 采用模糊控制器整定 Ａ Ｒ Ｄ Ｃ中非线性控制参数 ， 并且给 出了其控制算 法和
控制 系统 的结构。利用 软件 Ｍ ｔ ｂ Ｓ ｌ ｋ对所设计 的控制系统进行 了仿真研究 ， ａ ａ／ ｉ ｉ ｌ ｍｕ ｎ 仿真结果表明 ： 所设计 的轴
向 主动 磁 轴 承 模 糊 自抗 扰控 制 系 统 具 有 响 应 速 度 快 、 调 量 小 、 干 扰 能 力 强 和 鲁棒 性 好 等 特 点 。 超 抗
新能源汽车用轴向磁通电机设计与分析_金良宽
轴向磁通永磁同步电机因其具有轴向的磁通方 向，从而决定了其结构不同于普通的径向电机，轴 向磁通电机具有小体积、低噪音、高转速、高功率 密度、优良的散热性能等诸多优点。轴向磁通电机 结构简图如图 1 所示。
图 1 盘式电机典型结构
轴向磁通永磁同步电机根据转子数量、相对位 置及主磁路分类，其结构可分为四类： 单定子单转 子结构、双定子单转子结构、单定子双转子结构及 多盘式结构。
载、驱动功能，而且直接决定整车的安全和舒适性。 因此 开 发 小 体 积、 低 噪 音、 高 效 率、 高 功 率 密 度、 长寿命的电驱动系统总成是非常必要的。
当前大部分汽车驱动系统，尤其是新能源汽车 的驱动系统的结构主要是由中央主驱电机、减速器 及传统轴驱动车轮，其中驱动电机是核心零部件之 一。早期的电驱系统以直流电机为主，目前主要有 感应电机、永磁电机和开关磁阻电机等［1］，相较于 其他永磁 种 类 电 机， 永 磁 电 机 因 其 具 有 功 率 密 度、 效率、功率因数较高优点［2］，已成为新能源汽车驱 动电机的一个重要研究方向。近年来，永磁同步电
0引言
随着经济社会快速发展，世界各国均面临能源 枯竭和环境破坏的世界性难题，而随着汽车保有量 的上升，将消耗更多的石油资源，同时尾气带来的 环境污染也日益严峻，已成为世界性的问题。因此， 急需发展可维持人类可持续发展与环境和平相处的 新时代新能源汽车。新能源汽车相对于传统燃油车 而言，由于能量供给形式不同，不论在整车总布置 型式，还是驱动系统总成，都发生了巨大变化，其 中驱动系统总成对整车性能至关重要，不仅承担承
Abstract： The design requirements of small size，low noise，high efficiency，high power density and long life drive motors for new energy vehicles were presented，design index requirements of motor ontology based on system ，axial flux motor with two stators on both sides of intermediate rotor ，the structure of stator， winding and permanent magnet was analyzed，a three-dimensional finite element analysis model of the motor was established by using Ansys / Maxwell finite element analysis software． The electromagnetic characteristics were analyzed． The prototype had been manufactured and tested． The research shows that the electromagnetic design scheme of the motor is reasonable，the performance meets the design requirements，relevant work provides certain reference value for the design and development of axial flux permanent magnet motor in the field of automotive drive motor． Key words： new energy vehicle； axial flux motor； parameterization； electromagnetic characteristics