介绍
主动磁力轴承依靠线圈充电产生的磁力来提供轴承力并实现悬浮：
1）由于磁力轴承具有无接触、无润滑以及无磨损等特点，它可以用于真空技术、净室及无菌车间以及腐蚀性介质或非常纯净介质的传输。
2）完全消除了磨损。因此，磁力轴承寿命实质上是控制电路元器件的寿命，比机械接触应力疲劳寿命要长得多。另外，通过对控制电路的亢余设计或更换，理论上可获得永久性工作寿命，比机械硬件几余或轨道更换要方便得多。
3）无需润滑和密封。·磁力轴承不用相应的泵、管道、过滤器和密封件，不会因润滑剂而污染环境，特别适用于航空航天产品。
4）耐环境性强。主动磁力轴承能在极高或极低的温度（-253～+450℃）下工作，而被动磁力轴承依然需要考虑磁铁退磁的影响。
5）发热少、功耗低。磁力轴承仅由磁滞和涡流引起很小的磁损，因而效率高，功耗
大约仅为普通轴承的1/10。
6）圆周速度高。磁力轴承转速只受转子材料抗拉强度的限制，因此磁力轴承圆周速度高。圆周速度的不断提高，为设计具有全新结构的大功率机器提供了可能性。
它与滚子轴承在动力学分析上也存在本质性的差别：
- 滚子为轴系提供刚度，主动磁力轴承更类似于提供反力，在动力学方程中刚度和力位于等式两边，动力学分析的方式不同。
- 滚子轴承绕中心轴旋转，而主动磁力轴承绕惯性轴旋转，这意味着需要额外考虑整个轴系的陀螺效应，这种效应能减小不平衡带来的振动，但也有可能诱发振动。
原理
磁力轴承内置位移传感器，当传感器感应到转子向一端偏移时，这个方向另一端线圈充电，这个方向便会产生吸力。
当传感器接收到一系列的位移数据，便可以通过控制算法比如PID控制，控制线圈的充放电，来达到类似于轴承的效果。
在主动磁力轴承设计时，需要关注几个方面：
- 电流密度大太，会影响轴承冷却：
$$
Ni=\lambda A_{cu}J
$$
N为线圈绕组匝数，J为电流密度，一般控制
$$
2A/mm^2\le J \le 5A/mm^2
$$ - 气隙越小·，轴承的承载力越大，但受到加工条件的限制，一般根据轴承直径来选择气隙大小：
$$
d<100mm时，x=0.3 - 0.6mm
$$
$$
d<100-1000mm时，x=0.6 - 1.0mm
$$ - 磁极大小受到材料磁饱和的限制，以下参数来自于参考文献[1]，可以发现磁极宽度在b=b0承载力最大，但材料出现磁饱和的尺寸在b=10mm附近出现，磁极宽度必须大于该值。
仿真
在Baffalo中的RadialAMB模块中可直接建立磁力轴承,案例来自于参考文献[1], 气隙设置为0.4mm, 定子内径为50mm,定子外径为100，磁极宽度b设为12mm,定子和转子材料为硅钢片，外壳外径为150mm，外壳材料为304不锈钢。设置偏置电流为2A，单个线圈最大电流为10A, 计算磁轴承产生的力。
S=RMaterial('Magnetic');
mat=GetMat(S,[72,80,80,93,92]');
b=12;
x0=0.4;
inputStruct1.x0=x0;
inputStruct1.R0=50+x0;
inputStruct1.R=100;
inputStruct1.N=8;
inputStruct1.RN=100-b;
inputStruct1.b=b;
inputStruct1.l=60;
inputStruct1.Rc=30;
inputStruct1.Rh=150;
inputStruct1.I=[0,10,-10,0,0,0,0,0];
% inputStruct1.Acu=274;
% inputStruct1.I=[2,-2,2,-2,2,-2,2,-2];
inputStruct1.Ib=2;
inputStruct1.ny=12;
inputStruct1.nx=4;
paramsStruct1.J=5;
paramsStruct1.Material=mat;
paramsStruct1.Gap=0.5;
B= bearing.RadialAMB(paramsStruct1, inputStruct1);
B= B.solve();
Plot2D(B)
Plot3D(B)
B=CalMagneticField(B);
disp(B.output.FEA_Force)
通过计算得到的轴承力如下：
0.4984 781.8808
同时还可以得到两个参数，ki和ks, 这两个参数时进行PID控制的关键变量。
在Baffalo中的转子动力学模块RotDyn中集成了主动磁力轴承的PID控制，在分析完动力学后，即可完成对轴承的初步校核。
参考文献
[1] 磁力轴承的基础理论和应用
[2] https://www.feacat.com/2025/07/09/RadialAMB/
[3] https://www.feacat.com/2025/03/04/RotDyn/
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