一种Halbach阵列永磁轴承的磁力模型研究

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-种Halbach阵列永磁轴承的磁力模型研究Halbach阵列是由单元磁块的磁化方向按-定
规律变化的组合而成，以使磁体-侧场强得到加强，
另-侧则被削弱近乎为零，这种特性适合应用于磁
悬浮轴承.通常，在分析计算Halbach阵列磁学和力
学量时，精确计算是很困难的.文[2]采用虚功原
理法推导出平行磁化的两磁体间的受力表达式，然
而它只适用于计算两个方形磁体之间受力"J.文
[4]对永磁磁轴承的五种建模方法及所建立的数学
模型进行了比较，提出采用等效磁荷法能够较好地
描述磁轴承径向力及轴向力随动、静磁环相对位置
变化而变化的特性.文[5]基于球谐函数建立了
Halbach阵列永磁球形电机的三维转矩模型.文[6
-7]基于磁路及虚功原理法，结合径向磁化多环嵌
套永磁轴承结构特点及线性叠加原理，建立了径向
磁化多环嵌套永磁轴承轴向磁力解析模型.然而，目
前缺乏对永磁轴承新结构的磁力显式解析模型的研
究，不便指导永磁轴承的结构设计和优化.本文以五
拈的Halbach阵列磁体径向磁轴承为研究对象，
基于分子电流法建立Halbach阵列磁体永磁轴承径
向承载力的数学显式解析模型，接着通过公式计算
及有限元仿真相结合分析各个主要参数对永磁轴承
径向磁力的影响，结合文[8]的最优准则，得到使得
Halbach阵列永磁轴承的径向磁力最大，同时材料
利用率最高的各个主要参数之间关系.并通过有限
元仿真结果验证，分析产生误差的来源.