专利名称：径向高温超导磁悬浮轴承的简化计算方法
技术领域：
本发明涉及径向高温超导磁悬浮轴承设计技术领域，具体涉及径向高温超导磁悬浮轴承的计算方法。
背景技术：
由于高温超导体的强钉扎作用使得超导悬浮系统具有自稳定性，即在一定条件下无须复杂的稳定性控制部件就可以达到满意的稳定悬浮，因此超导悬浮成为最具有吸引力的悬浮技术之一，高温超导磁悬浮轴承具有无接触摩擦和无复杂有源控制的特性，使得其在飞轮储能等超导电工领域有广泛的应用前景。高温超导磁悬浮轴承主要由永磁转子和超导块材定子组成。针对具体参数，首先要对高温超导磁悬浮轴承进行设计计算，得到满足指标要求的结构尺寸和材料特性参数。目前，高温超导磁悬浮轴承还处于研制阶段，根据具体的总体参数给出的设计方案较少或较复杂，不易操作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种根据宏观参数推导具体部件尺寸和材料特征参数的设计计算方法，使得径向高温超导磁悬浮轴承的设计在不影响精度的前提下，变得方便和简单。为实现上述目的，本发明包括如下技术方案:一种径向高温超导磁悬浮轴承的简化计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤:A.将径向高温超导磁悬浮轴承的永磁转子和高温超导定子视为同心的两个圆筒，永磁转子为内圆筒，高温超导定子为外圆筒，两个圆筒之间的缝隙为轴承的悬浮气隙；B.将该永磁转子圆筒展开成转子矩形，将该高温超导定子圆筒展开成定子矩形，按照永磁转子尺寸得到展开的转子矩形的尺寸，按照高温超导定子的尺寸得到定子矩形的尺寸；C.参照转子矩形尺寸，对转子上的永磁体进行优化排列:包括选择单块永磁体的尺寸和永磁体之间的间隙；参照定子矩形尺寸，对定子上的高温超导体进行优化排列:包括选择单块高温超导体的尺寸和高温超导体之间的间隙；最后得到永磁体的具体块数和单块永磁体的具体尺寸，以及高温超导体的具体块数和单块高温超导体的具体尺寸；永磁体和高温超导体的块数相等，且在初始时刻保持每一块永磁体和所对应的高温超导体对心；D.将单块永磁体和单块高温超导体组成的悬浮系统进行计算仿真，得到单块永磁体受到的悬浮力和面内力；E.将步骤D中得到的单块永磁体和单块高温超导体之间的面内力分别乘以永磁体或高温超导体的块数就得到整个轴承转子受到的轴向悬浮力。如上所述的方法，其中，步骤C中单块永磁体的块数和间距的确定方法如下:单块永磁体的几何尺寸为 aXbXhPM ;则满足 η.a < L1 < (η+1).a, η.b < π D1 < (η+1).b,L1为永磁转子轴长，η为单块永磁体的块数；η块永磁体在转子上排列的一个方向上的间距
权利要求
1.一种径向高温超导磁悬浮轴承的简化计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: A.将径向高温超 导磁悬浮轴承的永磁转子和高温超导定子视为同心的两个圆筒，永磁转子为内圆筒，高温超导定子为外圆筒，两个圆筒之间的缝隙为轴承的悬浮气隙； B.将该永磁转子圆筒展开成转子矩形，将该高温超导定子圆筒展开成定子矩形，按照永磁转子尺寸得到展开的转子矩形的尺寸，按照高温超导定子的尺寸得到定子矩形的尺寸； C.参照转子矩形尺寸，对转子上的永磁体进行优化排列:包括选择单块永磁体的尺寸和永磁体之间的间隙；参照定子矩形尺寸，对定子上的高温超导体进行优化排列:包括选择单块高温超导体的尺寸和高温超导体之间的间隙；最后得到永磁体的具体块数和单块永磁体的具体尺寸，以及高温超导体的具体块数和单块高温超导体的具体尺寸；永磁体和高温超导体的块数相等，且在初始时刻保持每一块永磁体和所对应的高温超导体对心； D.将单块永磁体和单块高温超导体组成的悬浮系统进行计算仿真，得到单块永磁体受到的悬浮力和面内力； E.将步骤D中得到的单块永磁体和单块高温超导体之间的面内力分别乘以永磁体或高温超导体的块数就得到整个轴承转子受到的轴向悬浮力。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中所述单块永磁体的块数和间距的确定方法如下:单块永磁体的几何尺寸为aXbXhPM;则满足η.a < L1 < (η+1).a,η.b < D1 < (η+1).b，L1为永磁转子轴长，η为单块永磁体的块数；η块永磁体在转子上排列的一个方向上的间距
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中对单块高温超导体的块数和间距的确定方法如下:单块高温超导体的几何尺寸为4RXhs。；则满足η.2.R < L2<(η+1).2.R，L2为高温超导定子轴长，η为单块高温超导体的块数，与单块永磁体的块数相同；η块高温超导体在定子上排列的一个方向上的间距
全文摘要
一种径向高温超导磁悬浮轴承的简化计算方法，包括如下步骤A.将径向高温超导磁悬浮轴承的永磁转子和高温超导定子视为同心的两个圆筒，两个圆筒之间的缝隙为轴承的悬浮气隙；B.将永磁转子圆筒展开成转子矩形，将该高温超导定子圆筒展开成定子矩形；C.参照矩形尺寸，分别对永磁体和高温超导体进行优化排列，得到永磁体的块数和单块尺寸，以及高温超导体的块数和单块尺寸；D.将单块永磁体和高温超导体组成的悬浮系统进行计算仿真，得悬浮力和面内力；E.将单块永磁体和高温超导体间的面内力分别乘以块数得到整个轴承转子的轴向悬浮力。
文档编号F16C32/04GK103185072SQ20111045372
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者杨勇, 王磊, 华志强, 李弢, 焦玉磊, 郑明辉 申请人:北京有色金属研究总院