(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211342076.3 (22)申请日 2022.10.31 (71)申请人 山东天瑞重 工有限公司 地址 261061 山东省潍坊市高新区银通 街 6699号 (72)发明人 李永胜　赵明师　何小宏　吕前阔　 张永莲　朱永新　时林　 (74)专利代理 机构 北京名华博信知识产权代理 有限公司 1 1453 专利代理师 姜超 (51)Int.Cl. F16C 32/04(2006.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种轴向磁轴承的设计方法、 轴向磁轴承 (57)摘要 本公开提供了一种轴向磁轴承的设计方法、 轴向磁轴承。 该设计方法包括： 根据轴向磁轴承 的设计参数， 确定轴向磁轴承的永磁体长度范 围； 基于轴向磁轴承的绕组电流， 建立轴向磁轴 承的功耗计算模型对磁轴承的悬浮功耗进行评 价； 根据评价， 在永磁体长度范围中选取出永磁 体的最优长度。 基于该轴向磁轴承的设计方法设 计出的轴向磁轴承， 不仅具有常规磁轴承的功率 密度大、 体积小、 重量轻、 响应快等优点， 当作为 直驱动力源与高速机械设备连接， 能有效提高系 统效率， 节能效果显著， 还具有较高的控制精度。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 115388089 A 2022.11.25 CN 115388089 A 1.一种轴向磁轴承的设计方法， 其特 征在于， 所述设计方法包括： 根据所述轴向磁轴承的设计参数， 确定所述轴向磁轴承的永磁 体长度范围； 基于所述轴向磁轴承的绕组电流， 建立所述轴向磁轴承的功耗计算模型对磁轴 承的悬 浮功耗进行评价； 根据所述评价， 在所述永磁 体长度范围中选取 出永磁体的最优长度。 2.根据权利要求1所述的轴向磁轴承的设计方法， 其特 征在于， 所述设计方法还 包括： 确定所述轴向磁轴承的设计参数， 其中所述设计参数包括： 所述轴向磁轴承的最大承 载力、 所述轴向磁轴承的永磁 体矫顽力和所述轴向磁轴承的导磁材 料饱和磁通密度。 3.根据权利要求2所述的轴向磁轴承的设计方法， 其特征在于， 所述根据 所述轴向磁轴 承的设计参数， 确定所述轴向磁轴承的永磁 体长度范围， 包括： 根据所述轴向磁轴承的永磁磁通与 所述轴向磁轴 承的电磁磁通， 确定所述轴向磁轴 承 的永磁体长度范围的第一区间； 根据所述轴向磁轴承的偏置磁通密度与 所述轴向磁轴承的磁极材料饱和磁通密度， 确 定所述轴向磁轴承的永磁 体长度范围的第二区间； 将所述第一区间与所述第二区间的交集， 作为所述轴向磁轴承的永磁 体长度范围。 4.根据权利要求3所述的轴向磁轴承的设计方法， 其特征在于， 所述根据 所述轴向磁轴 承的永磁磁通与所述轴向磁轴承的电磁磁通， 确定所述轴向磁轴承的永磁体长度范围的第 一区间， 包括： 根据所述轴向磁轴承的永磁磁通与 所述轴向磁轴 承的电磁磁通， 建立所述轴向磁轴 承 的永磁体长度第一模型； 基于所述永磁 体长度第一模型， 计算所述永磁 体长度范围的第一区间。 5.根据权利要求4所述的轴向磁轴承的设计方法， 其特征在于， 所述基于所述永磁体长 度第一模型， 计算所述永磁 体长度范围的第一区间， 包括： 根据所述轴向磁轴承的最大承载力计算所述轴向磁轴承的定 子磁极截面积； 基于所述轴向磁轴承的定子磁极截面积与 所述轴向磁轴 承的永磁体矫顽力， 确定所述 轴向磁轴承的永磁 体长度范围的第一区间。 6.根据权利要求4所述的轴向磁轴承的设计方法， 其特征在于， 所述永磁体长度第 一模 型包括： 其中， 以所述轴向磁轴承的径向切面所在平面上建立三维坐标系， 将所述轴向磁轴承 的轴向方向作为 Z轴方向，Φpmz+为所述轴向磁轴承在 Z轴正向气隙处的永磁磁通； Φez+为所 述轴向磁轴承在 Z轴正向气隙处的电磁 磁通。 7.根据权利要求3所述的轴向磁轴承的设计方法， 其特征在于， 所述根据 所述轴向磁轴 承的偏置磁通密度与所述轴向磁轴承的磁极材料饱和磁通密度， 确定所述轴向磁轴承的永 磁体长度范围的第二区间， 包括： 根据所述轴向磁轴承的偏置磁通密度与 所述轴向磁轴承的磁极材料饱和磁通密度， 建 立所述轴向磁轴承的永磁 体长度第二模型； 基于所述永磁 体长度第二模型， 计算所述永磁 体长度范围的第二区间。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115388089 A 28.根据权利要求7所述的轴向磁轴承的设计方法， 其特征在于， 所述永磁体长度第 二模 型包括： 其中，Φpm为所述轴向磁轴承的偏置磁通， Bs为所述轴向磁轴承的磁极材料饱和磁通密 度，A2为所述轴向磁轴承的中磁极面积。 9.根据权利要求1所述的轴向磁轴承的设计方法， 其特征在于， 所述功耗计算模型包 括： 其中，P为所述轴向磁轴承的悬浮功耗的目标函数， I为所述轴向磁轴承的绕组电流。 10.一种轴向磁轴承， 其特征在于， 所述轴向磁轴承采用 如权利要求1 ‑9中任意一项所 述轴向磁轴承的设计方法设计而成； 所述轴向磁轴承 包括： 第一定子铁芯； 第二定子铁芯， 所述第二定 子铁芯与所述第一定 子铁芯相对设置； 第一定子 绕组， 所述第 一定子绕组设置在所述第 一定子铁芯的朝向所述第 二定子铁芯 的一侧； 第二定子 绕组， 所述第 二定子绕组设置在所述第 二定子铁芯的朝向所述第 一定子铁芯 的一侧； 第一定子永磁体， 所述第 一定子永磁体设置在所述第 一定子铁芯的朝向所述第 二定子 铁芯的一侧； 第二定子永磁体， 所述第 二定子永磁体设置在所述第 二定子铁芯的朝向所述第 一定子 铁芯的一侧； 转子推力盘， 所述 转子推力盘设置在所述第一定 子铁芯与所述第二定 子铁芯之间。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115388089 A 3