1.一种非对称四自由度混合磁轴承,其特征在于:包括定子组件(1)和转子组件(2),所述定子组件(1)包括左侧铁心(3)、右侧铁心(4)、永磁环(5)、左侧控制线圈(6)、右侧控制线圈(7),所述定子组件的截面为梯形结构,所述永磁环位置处于梯形结构斜边的左侧铁心(3)与右侧铁心(4)之间;所述左侧铁心(3)、右侧铁心(4)内圆周均设置有4个磁极,所述左侧铁心(3)、右侧铁心(4)的磁极面积不等,左侧铁心(3)和右侧铁心(4)的磁极上分别绕制匝数不同的左侧控制线圈(6)、右侧控制线圈(7);所述转子组件包括转轴(10)和转子铁心(11);所述转子铁心(11)和左侧铁心(3)和右侧铁心(4)之间分别存在左、右侧径向气隙(8、
9);
左侧单个径向磁极面积S1>右侧单个径向磁极面积S2;
所述永磁环(5)充磁方向与斜边平行;
永磁环(5)为左侧径向气隙(8)和右侧径向气隙(9)提供偏置磁通,该偏置磁通让左侧径向气隙(8)的气隙磁密达到饱和磁密Bs的一半,右侧径向气隙(9)的气隙磁密大于饱和磁密Bs的一半;
所述永磁环(5)提供偏置磁通(12),偏置磁通(12)从永磁环(5)N极出发,经左侧铁心(3)、左侧径向气隙(8)、转子铁心(11)、右侧径向气隙(9)、右侧铁心(4)最后回到永磁环(5)的S极。
2.根据权利要求1所述的一种非对称四自由度混合磁轴承,其特征在于:左侧铁心(3)、右侧铁心(4)、转子铁心(11)均由实心导磁材料制成。
3.一种基于权利要求1或2所述的一种非对称四自由度混合磁轴承的设计方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:选定永磁环(5)材料,确定气隙饱和磁密为BS,确定左、右侧径向气隙长度g;
步骤2:根据给定的最大径向悬浮力F1和F2,且F2
步骤3:确定左侧控制线圈的安匝数N1I1:
步骤4:计算右侧气隙偏置磁密Bp2与所需最大控制磁密BC2: BC2=BS‑Bp2;
步骤5:根据F2计算右侧单个径向磁极面积S2:
F2为右侧最大悬浮力,当右侧单个径向磁极面积S2为左侧单个径向磁极面积S1一半时F2为0;
由以上S1、Bp2、BC2和F2表达式联立即可得到各个量的表达式为:步骤6:确定右侧控制线圈的安匝数N2I2:
步骤7:确定永磁环的磁动势Fm: