离心机永磁轴承仿真系统自动化建模研究与实现

    离心分离技术是一种广泛采用的提纯手段，一定程度上，纯度与离心机转子转速密切相关。由于受到传统滚动轴承机械性能的限制，目前国内离心机转速不超过22 000 r/min。永磁轴承具有高速度、高精度、无磨损、低功耗等优良特性，可以满足转子转速为25000-10000r/min的高速离心机分离提纯的使用要求，也可广泛用于生物技术、航天航空、机械加工、转子动力学特性辨识与测试等领域，有着广阔的市场应用前景。到目前为止，对永磁轴承的性能研究已经做了多方面工作，其结构设计及系列化，也是永磁轴承应用推广的一个研究问题。本文中所研究的离心机永磁轴承试验仿真系统中的永磁轴承模型，就是根据永磁轴承的作用原理，设计出轴承的结构，利用三维设计软件建立永磁轴承参数化模型，进而利用VB语言编程和API ( Application Programming Interface)接口函数进行的二次开发，实现了永磁轴承模型的自动建立，为永磁轴承有限元分析提供了三维仿真模型。

   

    1离心机转子系统

    离心机的提纯精度受转子转速的限制，而轴承的承载能力又是选用高性能的动力驱动设备的一个瓶颈条件。由于传统的滚动轴承承载能力有限，以期离心机的转子系统能达到更高转速，用永磁轴承来替代传统的滚动轴承，是解决该问题的一个具有研究潜力的方法。用永磁轴承支撑的离心机转子主轴系统如图1所示。永磁轴承的结构具有径向和止推的双向作用。根据目前国内外对磁性材料的研究，永磁轴承的定子和转子材料选用稀土钕铁硼（NeFeB）高强度的永磁材料。

    

    2离心机永磁轴承试验仿真系统

    离心机永磁轴承试验仿真系统是离心机中永磁轴承的结构设计与性能分析的模拟试验系统，利用仿真技术和程序设计开发工具，对所设计的永磁轴承进行有效试验仿真，为永磁轴承的设计提供依据。离心机磁轴承试验仿真系统包括:人机交互接口、结构设计、仿真分析、结果处理4个部分。结构设计中又包括零部件设计、装配体设计和工程图3个部分。该仿真系统的设计是以永磁轴承零部件和装配体为研究对象，它也是有限元分析和虚拟样机试验的基础。因此，轴承零部件模型的建造与装配至关重要，直接影响永磁轴承的静动特性分析，是离心机永磁轴承仿真系统的关键技术。

    该试验仿真系统具有良好的人机交互界面，如图2所示。进入到仿真系统的结构设计模块，用户只需要输入结构的参数，系统便可以自动建模，如图3所示。