矩形截面永磁體導(dǎo)軌或軸承的磁力確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)械及機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種矩形截面永磁體導(dǎo)軌或軸承的磁力確 定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 要實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械節(jié)能、高效高速可靠運(yùn)行，必須解決高速部件支承該一關(guān)鍵技術(shù) 問題。滾動(dòng)、滑動(dòng)等傳統(tǒng)的機(jī)械支承有接觸、需潤滑，難W滿足高速及低摩擦損耗的要求，已 成為傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)高速化的瓶頸。
[0003] 永磁導(dǎo)軌或軸承是利用磁場力將運(yùn)動(dòng)物體懸浮起來的，由于它非接觸、無摩擦、無 磨損，具有運(yùn)行速度高、噪聲小、功耗低、壽命長、隔振等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于軌道運(yùn)輸、機(jī)床 軌道、電磁彈射等領(lǐng)域或各類旋轉(zhuǎn)機(jī)械。電磁懸浮電耗高，昂貴的傳感器和控制器使得它體 積大、造價(jià)貴、控制復(fù)雜、可靠性降低；超導(dǎo)磁浮需致冷設(shè)備，它體積大、能耗高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 造價(jià)不菲。
[0004] 永磁懸浮具有環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、成本低、無能耗等優(yōu)點(diǎn)。目前，永磁 導(dǎo)軌或軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算普遍采用有限元等數(shù)值方法，該些方法存在計(jì)算復(fù)雜、計(jì)算工作量 太大及不便優(yōu)化設(shè)計(jì)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種矩形截面永磁體導(dǎo)軌或軸承的磁力確定方法，解決了現(xiàn) 有技術(shù)的永磁導(dǎo)軌（或軸承）磁力計(jì)算僅有數(shù)值算法，計(jì)算量太大，不便于永磁導(dǎo)軌（或軸 承）優(yōu)化設(shè)計(jì)的問題。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種矩形截面永磁體導(dǎo)軌或軸承的磁力確定方法， 包括=種方式：
[0007] 方式一
[000引對應(yīng)一對矩形截面平行永磁體，其磁力解析公式是：
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種矩形截面永磁體導(dǎo)軌或軸承的磁力確定方法，其特征在于，包括三種方式： 方式一 對應(yīng)一對矩形截面平行永磁體，其磁力解析公式是：
其中，為空氣磁導(dǎo)率，取值為yC1= 4 31XKT7HAiB^分別是動(dòng)、靜永磁導(dǎo)軌 永磁體的磁應(yīng)強(qiáng)度；L為動(dòng)永磁體的縱向長度，F(xiàn)z表示沿Z軸向的磁力，g(c)為通過下（2) 式確定：
其中，a、b、d是兩永磁體截面的長寬參數(shù)，c、h是兩永磁體截面的相對位置參數(shù)，
其中，F(xiàn)x表示沿X軸向的磁力，h(c)通過下式⑷確定：
方式二 對應(yīng)反向磁化的矩形永磁體疊堆的永磁導(dǎo)軌或軸承，其磁力解析公式是： 第j個(gè)下永磁體對第i個(gè)上永磁體的軸向距離是： Cij=c+(j-i)a， (5) 則有Z軸向及X軸向的磁力計(jì)算式為：
方式三 對應(yīng)矩形截面永磁體構(gòu)成的Halbach永磁導(dǎo)軌或軸承，其磁力解析公式是：
其中0 上排第i號(hào)永磁體磁化方向與X軸正方向的夾角，0」為下排第j號(hào)永磁體 磁化方向與X軸正方向的夾角，g(Cu)為將式（5)Cu替換式（2)中的c所得到的表達(dá)式， Wcij)為將式（5)Cij替換式（4)中的c所得到的表達(dá)式。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形截面永磁體導(dǎo)軌或軸承的磁力確定方法，其特征在于： 所述的方式一的兩平行永磁體，其中上方的永磁體磁力方向向上，下方的永磁體磁力方向 水平朝向上方的永磁體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形截面永磁體導(dǎo)軌或軸承的磁力確定方法，其特征在于： 所述的方式二的反向磁化的矩形永磁體疊堆的永磁導(dǎo)軌或軸承，其中上方的永磁體磁力方 向從左到右依次為左、右、左、右，下方的永磁體磁力方向從左到右依次為左、右、左、右。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形截面永磁體導(dǎo)軌或軸承的磁力確定方法，其特征在于： 所述的方式三的矩形截面永磁體構(gòu)成的Halbach永磁導(dǎo)軌或軸承，其中上方的永磁體磁力 方向從左到右依次為右、下、左、上、右，下方的永磁體磁力方向從左到右依次為右、上、左、 下、右。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種矩形截面永磁體導(dǎo)軌或軸承的磁力確定方法，針對三種永磁導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，提出了相應(yīng)的永磁導(dǎo)軌(或軸承)的磁力快速確定模型。本發(fā)明建立的截面為矩形永磁體按反向磁化縱向疊堆或Halbach疊堆的永磁導(dǎo)軌(或軸承)結(jié)構(gòu)及其磁力快速確定方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)對于截面為矩形永磁體按反向磁化縱向疊堆或Halbach疊堆的永磁導(dǎo)軌(或軸承)磁力只有復(fù)雜的數(shù)值仿真算法，而沒有便于工程設(shè)計(jì)計(jì)算的磁力解析模型的問題，該解析模型磁力計(jì)算簡化，經(jīng)與ANSYS軟件數(shù)值算法比較，該解析模型磁力計(jì)算時(shí)間大大減小，計(jì)算精度較高。
【IPC分類】F16C32-04
【公開號(hào)】CN104712655
【申請?zhí)枴緾N201510084765
【發(fā)明人】田錄林, 田琦, 田亞琦
【申請人】西安理工大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年2月16日