1.一种三自由度全直流混合磁轴承的永磁体参数设计方法,其特征在于,三自由度全直流混合磁轴承,包括同轴设置的转子铁心(3)、转轴(6)、轴向定子铁心(1)、径向定子铁心(2),所述轴向定子铁心(1)套设在所述转轴(6)上,且其内套有径向定子铁心(2),径向定子铁心(2)内套有转子铁心(3),所述转子铁心(3)套在转轴(6)上,所述径向定子铁心(2)內周设有4个极,在其上绕制径向线圈(7),轴向线圈(8)设在轴向定子铁心(1)的内侧,X方向和Y方向的两个径向线圈分别同向串联为X方向和Y方向径向悬浮绕组,两侧的轴向线圈(8)同向串联为轴向悬浮绕组,三个悬浮绕组均采用直流开关功放驱动,其特征在于,还包括铝环(4),所述铝环(4)为“H”形,径向定子铁心(2)通过“H”形铝环(4)与轴向定子铁心(1)连接为整体,在铝环(4)中沿圆周均匀设有k个立方体形内槽,内槽中插入立方体形永磁体(5),所述永磁体的块数k=j×4,j为自然数,立方体形永磁体(5)为径向充磁,充磁方向长度为lm,磁化面积为Sm;轴向定子铁心(1)、径向定子铁心(2)分别与转子铁心(3)间存在轴向和径向气隙;
与立方体形永磁体(5)相连接的轴向定子铁心(1)和径向定子铁心(2)的部分为平面,其余部分为圆弧面;
所述立方体形永磁体(5)充磁方向的外侧极性相同;
所述轴向磁极面积Sz与径向磁极面积Sr满足Sz=2Sr,Sr为径向单个磁极面积;
永磁体参数设计方法具体步骤如下:
步骤1:选择材料、轴向和径向气隙gr、gz,确定气隙饱和磁感应强度Bs,忽略漏磁和铁心磁阻,并假设磁路不饱和,转子处于定子三自由度中心位置,根据等效磁路图,求出径向气隙磁导Rr和轴向气隙磁导Rz:综合考虑绕组空间、铁心厚度因素,确定磁极面积Sz和Sr,求出能够产生的最大悬浮力Frmax和Fzmax,Fzmax=2Frmax:步骤2:每块永磁体提供的磁通为:Φkm=BmSm,Bm为永磁体工作点的工作磁密,Bm取永磁体剩余磁密Br的一半,Sm为磁化面积;
步骤3:所需总偏置磁通为:Φm=0.5BsSr×4;
步骤4:让k块永磁体产生的总磁通等于所需总偏置磁通,即可求出Sm:
步骤5:所需磁动势:kHmlm/(0.25Rr+0.5Rz)=2BsSr,求出永磁体充磁方向长度lm,其中Hm为工作点的矫顽力,取永磁体矫顽力Hc的一半;
步骤6:径向线圈安匝数:
步骤7:轴向线圈安匝数: