1.一种混合励磁不对称四自由度磁轴承,其特征在于:包括转子部分(2)和定子部分(1),定子部分(1)由隔磁铝盘(4)将辅助铁芯(3)与主铁芯(5)连接为整体;辅助铁芯(3)包括左侧径向部分A、右侧径向部分B,主铁芯(5)包括左侧径向部分C和右侧径向部分D,主铁芯(5)的轴向部分中间插入轴向磁化永磁环(6);辅助铁芯(3)的靠近左侧径向部分A且远离转子部分(2)的内侧绕有励磁绕组(7),并由恒流源供电;辅助铁芯(3)左侧径向部分A为圆盘,右侧径向部分B、隔磁铝盘(4)、主铁芯(5)的左侧径向部分C、主铁芯(5)的右侧径向部分D形状相同,均为四极结构,右侧径向部分B、隔磁铝盘(4)、主铁芯(5)的左侧径向部分C的磁极形成一个整体,其上绕制左侧悬浮绕组(8),主铁芯(5)的右侧径向部分D上绕制右侧悬浮绕组(9);
转子部分(2)包括转轴(14)和转子铁芯(13),所述转轴(14)贯穿所述转子铁芯(13);
所述转子铁芯(13)与左侧径向部分A、主铁芯(5)的右侧径向部分D以及右侧径向部分B、隔磁铝盘(4)、主铁芯(5)的左侧径向部分C的磁极部分形成3个气隙;
所述转子铁芯(13)与左侧径向部分A之间形成径向气隙一(10),所述转子铁芯(13)与主铁芯(5)的右侧径向部分D之间形成径向气隙二(11),所述转子铁芯(13)与右侧径向部分B、隔磁铝盘(4)、主铁芯(5)的左侧径向部分C之间形成径向气隙三(12);
励磁绕组(7)上截面电流为向外,下截面电流向内,永磁环(6)左侧为S,右侧为N;或者励磁绕组(7)下截面电流为向外,上截面电流向内,永磁环(6)左侧为N,右侧为S;
所述永磁环(6)提供偏置磁通一(16),所述励磁绕组(7)通电产生偏置磁通二(15),所述永磁环(6)产生的偏置磁通一(16)让左侧径向部分C和右侧径向部分D下的气隙磁密达到气隙饱和磁密的一半;励磁绕组(7)通电产生的偏置磁通二(15)让左侧径向部分A和右侧径向部分B下的气隙磁密为气隙饱和磁密的一半。
2.根据权利要求1所述的一种混合励磁不对称四自由度磁轴承,其特征在于,所述右侧径向部分B面积SB=0.25倍左侧径向部分A面积SA,左侧径向部分C的单个磁极面积SC与右侧径向部分D的单个磁极面积SD相等。
3.根据权利要求1所述的一种混合励磁不对称四自由度磁轴承,其特征在于,所述辅助铁芯(3)、主铁芯(5)均由实心导磁材料制作,所述隔磁铝盘(4)由整块铝材制成。
4.根据权利要求2所述的一种混合励磁不对称四自由度磁轴承,其特征在于,所述偏置磁通一(16)从永磁环(6)的N极出发,经过左侧径向部分C、径向气隙三(12)、转子铁芯(13)、径向气隙二(11)、右侧径向部分D回到永磁环(6)的S极;所述偏置磁通二(15)在左侧径向部分A、径向气隙三(12)、径向气隙一(10)和右侧径向部分B之间形成回路。
5.一种基于根据权利要求4所述的混合励磁不对称四自由度磁轴承的参数设计方法,其特征在于,所述混合励磁不对称四自由度磁轴承的永磁体参数及励磁绕组参数设计方法具体步骤如下:步骤1:选定永磁环(6)的材料,确定气隙饱和磁通密度Bs,确定各气隙的气隙长度均为g;
步骤2:根据左端和右端最大径向悬浮力需求Fl和Fr,且Fl>Fr,根据Fr确定左侧径向部分C和右侧径向部分D的单个磁极面积SC=SD; μ0为真空磁导率,μ0=4π×10‑7Η/m;
根据ΔF=Fl‑Fr,求出右侧径向部分B单个磁极的磁极面积:
步骤3:确定左侧径向部分A的面积SA:SA=4SB;
步骤4:确定永磁环(6)的磁动势Fm:
步骤5:确定励磁绕组(7)线圈参数:
步骤6:确定左、右边控制线圈参数: 其中Nlil、Nrir为线圈的
安匝数。