题目：磁悬浮高速电机磁轴承动态性能分析与实验研究

　　　磁悬浮高速电机以其效率高、功耗低、寿命长、可靠性好等优点，成为大功率高速电机的重要发展方向。尤其是其核心部件磁轴承，在近几十年取得了显著发展。但是磁悬浮高速电机的高转速和大功率特性，使得现有磁轴承技术所面临的损耗大和刚度变化问题显得尤为突出。本文结合财政部重大科技成果转化项目，针对旋转引起的涡流损耗，动态控制电流交变和推力盘轴向振动引起的涡流问题，开展了永磁偏置混合径向磁轴承、纯电磁轴向磁轴承、永磁偏置混合轴向磁轴承的建模分析、仿真研究以及实验验证。　　　针对上述问题主要进行了以下三个方面的研究：　　　(1) 针对永磁偏置混合径向磁轴承的旋转转子涡流损耗，采用FLUX有限元软件进行了三维时步有限元分析。并在保持磁轴承承载力和气隙磁密不变的条件下，分析了磁轴承的结构参数，包括磁极个数、磁极极宽、气隙长度，对转子涡流损耗的影响。根据仿真结果，提出了降低磁轴承转子涡流损耗的方法，并对磁轴承进行了优化，为低功耗磁轴承的设计提供了参考。　　　(2) 针对动态控制电流交变和推力盘轴向振动引起的动态刚度，通过对纯电磁轴向磁轴承涡流的分析及磁力线分布路径的合理假设，给出了基于有效磁阻法和等效磁路法的磁轴承动态电流刚度和动态位移刚度的磁路计算模型。并采用有限元方法对动态刚度做了进一步研究，特别是磁化曲线饱和及漏磁等非线性因素对刚度的影响。最后在一种磁悬浮高速电机上进行了动态刚度的测试实验，测得了磁轴承系统开环传函的频率特性，与有限元模型计算值基本吻合，验证了计算模型的准确性。　　　(3) 根据纯电磁轴向磁轴承动态刚度的分析方法，建立了永磁偏置混合轴向磁轴承的动态刚度的解析模型。并针对动态控制电流交变及推力盘沿轴向振动产生的铁心涡流损耗，提出了一种基于有效磁阻法的涡流损耗的磁路计算模型。最后通过FLUX软件建立了磁轴承的动态有限元分析模型，并与解析模型进行了比较。解析模型能够形象直观地表示磁轴承的电磁力和涡流损耗，且模型简单，参数易于修改，适用于低功耗磁轴承结构的参数选定及优化设计。