不均匀磁化对永磁推力轴承及其转子系统性能影响的研究

永磁轴承由于结构简单、工作可靠、成本低等优点在工程中得以广泛应用。然而,组成永磁轴承磁环的不均匀磁化和软磁材料磁化对永磁轴承性能影响很大,分析研究这种影响对提高永磁轴承转子系统的旋转稳定性及整部机器的性能具有重要意义。 本文在对构成永磁推力轴承磁环存在的不均匀磁化和软磁材料磁化进行分析和测试的基础上,根据等效磁荷理论,首次研究建立了不均匀磁化永磁推力轴承承载力的数学模型。根据该模型研究了环磁不均匀磁化和软磁材料磁化后对永磁推力轴承承载力和刚度的影响。在此基础上,建立了永磁推力轴承转子系统的动力学模型,分析了轴承磁环不均匀磁化对转子系统动态性能的影响。利用建造的永磁推力轴承性能试验台,对建立的永磁推力轴承承载力数学模型进行了检验。本文的理论与试验分析表明,永磁推力轴承磁隙小时,轴承承载能力高,但轴承的承载力和刚度波动也大,由此引起转子系统产生振动的幅值大;组成磁环磁块的多少和磁隙的大小影响转子系统共振转速的高低;不均匀磁化引起永磁推力轴承转子系统共振的转速有多阶,其中一阶共振对转子系统性能影响最大。本文的研究为设计高性能永磁推力轴承奠定了理论和试验基础。