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力耦合特性对混合式磁轴承的影响
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2018-03-13
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主动与被动混合式磁轴承（Hybrid Magnetic Bearing，HMB）的径向利用无需控制的斥力型径向被动轴承，使其机械结构、控制更加简单，具有一定的发展前景。通常设计HMB的方法是对推力轴承与径向轴承进行独立的磁路设计与电磁仿真，这种不考虑耦合的做法往往导致设计出的HMB外载荷能力较差。特别是为了克服被动轴承轴向负刚度，大幅提高推力轴承刚度以后，HMB的力耦合会变得尤其严重，甚至出现悬浮失效。
针对径向被动、轴向主动的混合式磁轴承（ HMB）出现径向、轴向同时失效的现象，从力耦合的角度对其进行分析。将定子等效为两个对称的半圆盘，利用矢量叠加原理，建立了推力轴承的力耦合方程。并针对矢量叠加方式较难显性表述力耦合与刚度之间关系的缺点，将推力轴承等效为两个对称的半圆形轴承，利用轴向力的线性化解析方法，得到了HMB实现稳定悬浮需要满足的前提条件，并进一步得出了HMB的外载荷刚度。利用深沟球轴承的静态受力模型，建立了转轴的运动方程。结果表明，在转轴的运动方程中增加力耦合模型后，仿真分析与实验结果吻合较好。
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