【摘 要】
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永磁轴承是利用永磁材料产生的磁场力将转轴悬浮起来的磁力机械。它具有结构简单、工作可靠、成本低、无摩擦、无能耗、无污染、寿命长等优点。将其应用于风力发电机中替换传
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永磁轴承是利用永磁材料产生的磁场力将转轴悬浮起来的磁力机械。它具有结构简单、工作可靠、成本低、无摩擦、无能耗、无污染、寿命长等优点。将其应用于风力发电机中替换传统的机械轴承，能降低风力发电成本和轴承定子与转子间的摩擦力，从而提高风力资源的利用率和发电效率。因此，开展永磁轴承的研究具有重要的现实意义，对其磁力和刚度解析模型的建立也越来越重要。
目前，永磁轴承的设计和理论还不是十分完善。已有的研究大部分是针对磁力和刚度较小的双环永磁轴承，很难满足大承载力的要求；而且已有的永磁轴承磁力解析模型多数是计算复杂的数值模型，缺少永磁轴承磁力和刚度解析表达式的研究。因此，本文提出具有较大承载力和刚度的叠堆永磁轴承新结构，并基于由磁荷法和虚位移法给出的永磁体磁力积分公式，推导出适用于四种不同磁化方式的两平行矩形永磁体的磁力解析模型。在此基础上，根据叠加原理，建立轴向叠堆永磁轴承轴向、径向承载力和刚度解析模型，通过有限元软件ANSYS仿真验证了解析模型的正确性，并分析了轴向叠堆永磁轴承承载力和刚度与轴承结构参数之间的关系。
模型计算和仿真分析结果表明：永磁轴承的磁力大小与磁体剩磁感应强度的平方成正比；轴向磁力随着磁环的数量、径向宽度和轴向长度的增加而增大，随着轴向偏移量的增加呈先增大后减小的趋势，在某一偏移量处磁力取得最大值；径向磁力随着磁环径向偏移量、磁环轴向长度和径向宽度的增加而增大；轴承轴向刚度随着轴向偏移量的增大而减小。
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