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龙图腾网获悉中国人民解放军战略支援部队航天工程大学申请的专利一种三正交磁阻力平动磁轴承动力学建模方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116467844B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-05发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310213543.0，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权一种三正交磁阻力平动磁轴承动力学建模方法是由王卫杰;段乐强;任元;王丽芬;樊亚洪;朱宏业;李磊;李宗育;陈飞宇;庞维坤设计研发完成，并于2023-02-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种三正交磁阻力平动磁轴承动力学建模方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种三正交磁阻力平动磁轴承动力学建模方法，基于等效磁路法进行磁路分析，利用磁路欧姆定律，得到三正交磁轴承的单组磁极电磁力模型，以直角正三棱锥侧棱为基准，按照三组磁极圆周均布的方式对磁轴承进行三组磁极的正交模型磁路构建，通过分析三正交磁轴承几何特征，构建电磁力坐标系和位置坐标系的坐标变换矩阵方向余弦阵，当磁悬浮动子受到外部扰动，根据动子位移变化量，改变流经磁轴承线圈绕组的电流大小，实现对动子的控制。本发明所述三正交磁阻力平动磁轴承动力学建模方法可以实现磁轴承所搭载平台的三自由度平动和预设位置悬浮，在新型航天器姿态控制技术领域具有广泛的应用前景。

本发明授权一种三正交磁阻力平动磁轴承动力学建模方法在权利要求书中公布了：1.一种三正交磁阻力平动磁轴承动力学建模方法，其特征在于：基于等效磁路法进行磁路分析，利用磁路欧姆定律，得到三正交磁轴承的单组磁极电磁力模型，以直角正三棱锥侧棱为基准，按照三组磁极圆周均布的方式对磁轴承进行三组磁极的正交模型磁路构建，通过分析三正交磁轴承几何特征，构建电磁力坐标系和位置坐标系的坐标变换矩阵方向余弦阵，当磁悬浮动子受到外部扰动，根据动子位移变化量，改变流经磁轴承线圈绕组的电流大小，实现对动子的控制，所述方法的动力学建模具体步骤为： 1基于等效磁路法的三正交磁轴承单组磁极电磁力建模 三正交磁阻力平动磁轴承由三组相同的磁极组成，其中单组磁极的磁路主要包括内铁芯和外铁芯和绕组组成的径向内、外磁极和动子及动子与径向内、外磁极间的气隙，内磁极和外磁极所构成的磁通回路都是由线圈绕组N极出发，经过铁芯和动子之间的气隙再经过动子和动子与S极之间的气隙，回到S极构成闭合回路；忽略磁钢漏磁以及线圈自感磁场以及边缘效应的影响，根据等效磁路法建立单个磁轴承等效磁路，由等效磁路可得单组磁极磁路的总磁阻： 其中、、、分别代表内、外磁极与动子间气隙磁阻，、分别代表单组磁极两通道磁路的总磁阻； 又单个气隙磁阻表述为： 其中δ是动子与磁极面的气隙长度，为真空中磁导率，表示各磁极面积； 由上式可得单组磁极两通道的磁通： 式中为动子处于平衡位置时线圈中的电流，代表控制电流，N代表线圈匝数； 单组磁极两通道中动子所受的力、表示为： 将式1、式2、式3代入上式可得单组磁极两通道中动子所受电磁吸力： 由上式可得，当动子处于预设平衡位置所受电磁力为： 由上式可以看出动子所受电磁力与线圈绕组中流过的电流平方成正比； 动子处在平衡位置时位置传感器检测的位移量是S，偏移平衡位置的检测量为s，则动子受到单组磁极两端的电磁吸力分别为： 动子受到的单组磁极总的电磁合力为： 对上式进行泰勒展开并舍去高阶项，得到动子单自由度线性化后的电磁吸力公式： 式中，称为电流刚度，称为位移刚度； 2基于直角正三棱锥的三正交磁轴承磁极构型创建 三正交磁阻力平动磁轴承的三组磁极在同一径向平面内沿圆周均匀分布，即两两相邻磁极的夹角为120度，三组磁极同时采用斜装方式，定义各组磁极的轴为其电磁力的方向，三组磁极的轴在空间上构成直角正三棱锥即侧面为等腰直角三角形的正三棱锥，其底面即为磁极所在的径向平面，根据等体积法和等边三角形性质可得： 以侧面为基准求体积： 以底面等边三角形为条件求体积： 根据易知： 由直角正三棱锥的几何特征可得： 由式13、式14解得： 式中，为三棱锥的侧棱长度，为径向平面到三棱锥顶点的高度，为三棱锥侧棱与径向平面的夹角； 依据上式可对三组磁极的电磁力在空间上进行分解，三组磁极b、c产生的电磁力在径向平面内可分解为两个正交分量和一个过三棱锥顶点且垂直于径向平面的分量，由公式可得： 每组磁极产生的电磁合力过球心且相互垂直，通过改变流经线圈绕组的电流大小可以实现控制动子径向两自由度平动和轴向一自由度平动； 3三正交磁轴承电磁力方向余弦阵构建 以三棱锥的顶点为原点建立电磁力坐标系，三个坐标轴沿三棱锥的三条侧棱α、β、γ指向三棱锥底面方向，坐标系满足笛卡尔右手定则； 以三棱锥底面即径向平面的中心为原点建立位置坐标系，x轴为α轴在径向平面的投影，z轴沿，y轴位于径向平面内，满足右手定则； 求解电磁力坐标系与位置坐标系之间的转换矩阵P，首先将位置坐标系绕y轴旋转得到过渡系，其轴与电磁力坐标系的α轴重合，再将坐标系绕轴旋转后，易知此时位置坐标系以旋转至电磁力坐标系； 基于上述分析可得第一、第二次旋转时的初等转换矩阵分别为： 根据方向余弦阵的传递性有： 根据正三棱锥的空间几何关系易求得； 4三正交磁轴承三自由度平动解耦磁阻力建模 将位移偏移量所对应的电磁吸力合力、、通过转换矩阵P与磁阻力磁轴承所提供的电磁吸力、、联系起来得到动子的三自由度平动动力学模型； 依据牛顿第二定律得到： 根据坐标变换将位移偏量所对应的电磁吸力F通过转换矩阵P与磁阻力磁轴承所提供的电磁吸力联系起来得到： 代入和的值解得： 代入化简得： 根据动子单自由度线性化后的电磁吸力公式，可得： 结合牛顿第二定律所得到的动子单自由度动力学方程： 对位置坐标系x、y、z三个方向的电磁吸力合力进行线性化后得到动子的三自由度平动动力学模型： 式中，、、是位移传感器实测的位移；、、是三组磁阻力磁轴承控制电流。

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