1 北京石油化工学院 精密电磁装备与先进测量技术研究所, 北京 102617
2 北京航空航天大学 惯性技术重点实验室, 北京 100191
3 北京控制工程研究所 空间智能控制技术重点实验室, 北京 100190
针对磁悬浮飞轮低功耗的要求, 对一种经典永磁偏置径向磁轴承进行能量优化研究。介绍了磁轴承的磁路结构和工作原理, 基于磁轴承电流刚度和位移刚度数学模型, 提取出轴承能量优化因子σ。在此基础上, 建立了磁轴承功耗的目标函数, 并对磁轴承功耗进行优化, 得到了最优功耗数学表达式及其对应的σ大小。通过有限元法对轴承功耗优化结果进行仿真验证, 其结果与理论分析结果基本吻合。在此基础上, 基于优化结果研制了一套磁轴承, 并通过改进现有15 Nms磁悬浮飞轮进行功耗测试。结果表明: 振幅为10 μm时, 单组绕组的最优功耗为0.87 W, 与理论最优值0.79 W的最大误差为9%。该能量优化方法提高了磁轴承低功耗设计效率, 对飞轮系统整体功耗优化具有重要意义。
永磁偏置磁轴承 能量优化 等效磁路 有限元法 偏置磁通 permanent magnet-biased magnetic bearing energy optimization equivalent magnetic circuit finite element method bias magnetic flux 光学 精密工程
2019, 27(11): 2420
