1.一种径向轴向悬浮力独立的混合励磁磁轴承,其特征在于:包括轴向控制铁心(1)、左导磁桥(2)、右导磁桥(3)、径向控制铁心(4)、轴向控制线圈(5)、径向控制线圈(6)、恒流源线圈(7)、永磁体(8)、隔磁铝环(9)、转子铁心(10)和转轴(11);所述径向控制铁心(4)内侧均布六个间隔设置的悬浮极和永磁极,永磁极上嵌入永磁体(8),悬浮极绕有径向控制线圈(6);恒流源线圈(7)置于轴向控制铁心(1)与左右导磁桥(2、3)之间;隔磁铝环(9)置于转子铁心(10)中,并将转子铁心(10)分为径向部分(12)和轴向部分(13),隔磁铝环(9)内径与轴向控制铁心(1)轴向外径相同;所述转子铁心轴向部分(13)与轴向控制铁心(1)之间存在上轴向气隙(14),与左右导磁桥(2、3)之间存在下轴向气隙(15);所述转子铁心径向部分(12)与径向控制铁心(4)之间存在径向气隙一(16),轴向控制铁心(1)与左右导磁桥(2、3)之间存在径向气隙二(17)。
2.根据权利要求1所述的一种径向轴向悬浮力独立的混合励磁磁轴承,其特征在于:所述径向气隙二(17)远大于上下轴向气隙(14、15)。
3.根据权利要求1所述的一种径向轴向悬浮力独立的混合励磁磁轴承,其特征在于:轴向控制铁心(1)相对于转子铁心轴向部分(13)的面积Sz1是左右导磁桥(2、3)相对于转子铁心轴向部分(13)的面积Sz2的两倍。
4.根据权利要求1所述的一种径向轴向悬浮力独立的混合励磁磁轴承,其特征在于:所述永磁体(8)产生独立的径向偏置磁通(18),所述恒流源线圈(7)产生独立的轴向偏置磁通(19)。
5.根据权利要求4所述的一种径向轴向悬浮力独立的混合励磁磁轴承,其特征在于:永磁体(8)产生的径向偏置磁通(18)由永磁体(8)N极出发,经过轴向控制铁心(1)、径向控制铁心(4)、径向气隙一(16)、转子铁心径向部分(12)、径向气隙一(16)、径向控制铁心(4)回到永磁体(8)S极;恒流源绕组(9)产生的轴向偏置磁通(19)从左右导磁桥(2、3)外沿出发,经过轴向控制铁心(1)、上轴向气隙(14)、转子铁心轴向部分(13)、下轴向气隙(15)回到左右导磁桥(2、3)外沿。
6.根据权利要求1所述的一种径向轴向悬浮力独立的混合励磁磁轴承,其特征在于:所述轴向控制线圈(5)产生的轴向控制磁通(20)经过轴向控制铁心(1)、上轴向气隙(14)、转子铁心轴向部分(13),形成一个完整的回路;径向控制线圈(6)产生的径向控制磁通(21),经过轴向控制铁心(1)、径向控制铁心(4)、径向气隙一(16)、转子铁心径向部分(12),形成一个完整的回路。
7.根据权利要求1所述的一种径向轴向悬浮力独立的混合励磁磁轴承的设计方法,其特征在于:步骤如下:步骤1:选择铁心材料,确定各气隙饱和磁密值为Bs,选取径向气隙一(16)长度为gr、上轴向气隙(14)和下轴向气隙(15)长度为gz;
步骤2:根据轴向最大悬浮力Fzmax与径向最大悬浮力Frmax确定轴向和径向磁极面积Sz和Sr, 其中μ0为真空磁导率;
步骤3:径向气隙一(16)中的磁通由永磁体提供,且该磁通产生的径向气隙磁密达到
0.5Bs永磁体提供的磁动势Fm:
φm=1.5BsSr,其中φm为永磁体的总磁通;
步骤4:根据永磁体工作点,求取永磁体磁化面积Sm和永磁体厚度hm:
其中Fc和φr分别是永磁环矫顽磁势和永磁环剩余磁通
永磁体磁化面积Sm: Br为永磁体剩余磁感应强度;
永磁体厚度hm: k为永磁体材磁性能参数;
步骤5:确定恒流源绕组匝数NaIa:
上、下轴向气隙在恒流源绕组磁通作用下的气隙磁密为0.5Bs,所需恒流源绕组安匝数NaIa为:步骤6:确定径向和轴向悬浮绕组安匝数NrIr与NzIz: