2023年4月电工技术学报Vol.38No.8第38卷第8期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYApr.2023DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.220203计及磁路分布特性的电磁轴承解析模型建立与支撑性能影响因素研究戈宝军杨子豪陶大军韩继超黄秋彤（大型电机电气与传热技术国家地方联合工程研究中心（哈尔滨理工大学）哈尔滨150080）摘要综合考虑磁路分布特性的电磁轴承解析模型是对电磁轴承优化设计的快速有效手段。该文通过计及铁心材料非线性磁导率、磁极边缘效应、磁场透入深度等影响因素，研究了磁极宽度对电磁轴承定子结构参数及其最大静态电磁力的影响，揭示了定子结构参数与磁路动态磁阻之间的规律，构建了计及磁路分布特性的电磁轴承解析模型。在此基础上，以异极径向电磁轴承结构参数为研究对象，分别以构建的解析模型和有限元法对其结构与最大电磁力及气隙磁通密度的影响规律进行计算对比，同时搭建了对应的实验平台进行验证分析，验证了解析模型的准确性和有效性。另一方面，基于构建的电磁轴承解析模型，揭示了定子极弧系数、励磁电流、气隙长度对于电磁轴承支撑性能的影响规律，为径向结构电磁轴承的设计及运行控制提供理论参考。关键词：电磁轴承解析模型磁路分布支撑性能中图分类号：TM140引言为实现高效机械传输与能量转换，电磁轴承（ActiveMagneticBearing,AMB）以其无摩擦、阻尼可控、寿命长等优势，在大功率高速电机、第四代核电主泵、飞轮储能、航空等领域中得到了广泛的应用。然而，随着科学技术的飞速发展，对于电磁轴承的优化设计与运行控制精度提出了更高的要求[1-3]。目前，对于电磁轴承的电磁特性研究很多是基于有限元法结合温度场[4-5]或者电磁理论[6-7]分析其不同结构、转速时，运行性能的变化规律。事实上，通过有限元法设计和分析时存在参数设置复杂、计算时间长、可调节变量较少等问题，所以其理论解析模型的研究对于电磁轴承优化设计具有重要的意义。由于电磁轴承运行过程中，其磁路分布会受到结构、非线性磁导率、气隙边缘效应等因素的影响。所以为了可以更加精准地揭示磁悬浮轴承磁路中各种变量之间的规律，国内外很多学者在等效磁路法、虚位移法、张量法[8-9]的基础上，对磁悬浮轴承的磁路分布及其影响因素进行了大量研究。文献[10-11]针对磁悬浮轴承各部分铁心磁路分布不均匀的问题，通过分别计算不同区域铁心磁阻以建立解析模型，进而对磁悬浮轴承的静态特性与动态特性进行分析。文献[12]针对磁悬浮轴承转子高速...
