磁氣負載比對箔片磁力混合軸承支承特性及轉子動力學特性的影響

雷新沛 馮利博 張航 馮凱

摘要：箔片磁力混合軸承是一種能降低箔片軸承起飛前的摩擦損耗且可改善磁軸承高速時的承載和動力學性能的新型高性能主動控制型軸承。提出了一種箔片磁力混合軸承的設計方法，設計并搭建箔片磁力混合軸承支承特性實驗臺和箔片磁力混合軸承轉子實驗臺，實驗探究了磁氣負載比（即氣體箔片軸承和主動磁軸承之間的載荷分配比）對箔片磁力混合軸承支承特性和轉子動力學特性的影響。實驗結果表明：箔片磁力混合軸承比箔片軸承的總體靜態剛度和剛度變化率有所提高。箔片磁力混合軸承結構剛度隨頻率的提高而增大，等效黏性阻尼隨頻率的提高呈現先降后增的趨勢。此外，合適的負載比可以降低起飛轉速，改善摩擦損耗，抑制次頻振，有利于提高轉子的高速穩定性。

關鍵詞：箔片磁力混合軸承；磁氣負載比；支承特性；轉子動力學

中圖分類號：TH133.37

DOI：10.3969/j.issn.1004132X.2023.11.004

Influences of Magnetic-Gas Load Ratio on Supporting Characteristics and

Rotor Dynamics Characteristics of Foil-Magnetic Hybrid Bearings

LEI Xinpei FENG Libo ZHANG Hang FENG Kai

State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle body，Hunan University，

Changsha，410082

Abstract： Foil-magnetic hybrid bearing was a new type of high-performance active control bearing that might reduce the friction loss of foil bearing before take-off， and might improve the load-bearing and dynamics performance of magnetic bearings at high speeds. A design method of foil-magnetic hybrid bearings was proposed， and an experimental bench for supporting characteristics of foil-magnetic hybrid bearings and a rotor experimental bench for foil-magnetic hybrid bearings were designed and built. The influences of the magnetic-gas load ratio （which was the load distribution ratio between the gas foil bearings and the active magnetic bearings） on the supporting characteristics and rotor dynamics characteristics of foil-magnetic hybrid bearings were investigated through experiments. The experimental results show that the overall static stiffness and stiffness change rate of the foil-magnetic hybrid bearings are improved compared with the foil bearings. The structural stiffness of the foil-magnetic hybrid bearings increases with the increasing of frequency， and the equivalent viscous damping shows a trend of first decreasing and then increasing with the increasing of frequency. In addition， a suitable load ratio may reduce the take-off speed， improve friction loss， suppress sub-frequency vibrations， and help to improve the high-speed stability of the rotors.

Key words： foil-magnetic hybrid bearing; magnetic-gas load ratio; supporting characteristic; rotor dynamics

0 引言

軸承作為旋轉機械中非常重要的支承部件，是很多關鍵裝備中必不可少的一部分，如空氣壓縮機、離心式壓縮機、燃氣輪機、高速電機等［1］。無接觸式懸浮的主動磁軸承和氣體箔片軸承越來越廣泛地應用于無油環保型旋轉機器。氣體箔片軸承滿足無油渦輪機械的大部分要求［2］，它們提供了比滾動軸承更高的可靠性［3］，消除了對復雜的油潤滑和密封系統的需求［4］，并減少了高轉速下的摩擦、熱量產生和功率損失［5］。但是氣體箔片軸承啟停磨損大、低速承載小、高速易失穩［6］，制約了氣體箔片軸承朝大承載［7］、超高速領域進階［8］。主動磁軸承可在無摩擦條件下以非常高的轉速來實現極高的性能和效率，且能夠在無潤滑或真空條件下運行，它的剛度和阻尼程度都是電子可調的。然而電磁軸承的控制器性能瓶頸、機電系統的強非線性以及保護軸承的依賴等問題均會限制著電磁軸承向超高速、大承載方向的突破。

箔片磁力混合軸承（hybrid foil-magnetic bearing，HFMB）是兩種無油軸承技術的協同交叉融合，以利用每個軸承的優勢，同時最大限度地減少彼此的弱點［9］。箔片磁力混合軸承具有氣體箔片軸承高速承載能力高的特點，同時具有足夠的靜剛度來防止主動磁軸承的初始摩擦和抑制過度振動的控制能力，因此，箔片磁力混合軸承轉子系統在運行范圍和可靠性方面顯著提高了旋轉機械的性能。HESHMAT等［10-11］率先提出了箔片磁力混合軸承的概念，并搭建了首個箔片磁力混合軸承轉子實驗臺。劉暾等［12］提出將電磁軸承與箔片軸承結合，使用箔片軸承作為保護軸承與電磁軸承并聯排布。喬雷［13］搭建了立式箔片磁力混合軸承的實驗臺。 JEONG等［14］搭建了箔片磁力混合軸承轉子實驗臺，通過比較臨界轉速時箔片磁力混合軸承與箔片軸承的振動量，證明了箔片磁力混合軸承對振動的抑制效果比箔片軸承對振動的抑制效果更好。PHAM等［15］建立了箔片磁力混合軸承支承的柔性轉子實驗臺，比較了箔片軸承和箔片磁力混合軸承的不平衡響應。YANG等［16］提出了一種理論方法來計算箔片磁力混合軸承在指定負載分配因子和預定運行狀態下的負載能力、動態剛度和阻尼系數。JEONG等［17］通過箔片磁力混合軸承開發了225 kW級渦輪鼓風機，箔片磁力混合軸承技術可在軸承轉速為12 000～15 000 r/min（振動頻率為200～250 Hz） 范圍內為不平衡振動和空氣動力學不穩定性帶來卓越的振動穩定性。TIAN等［18］提出了一種自適應控制方法，以簡化控制器設計并提高箔片磁力混合軸承轉子系統的性能，同時發現剛度和等效黏性阻尼隨激勵頻率而變化。JEONG等［19］采用一種控制算法來減小以轉速高達12 000 r/min運行的剛性轉子的突然不平衡振動幅度，實驗證實了使用箔片磁力混合軸承可以在使用空氣箔片軸承的轉子運行期間實現突然的不平衡振動控制。

氣體箔片軸承和電磁軸承的設計及相關技術現已比較成熟。相比于氣體箔片軸承和電磁軸承，國內外對箔片磁力混合軸承的研究較少，對箔片磁力混合軸承相關的技術研究大部分只是提出了一些電磁軸承與氣體箔片軸承可能混合的結構形式以及一些軸承性能的分析和計算。箔片磁力混合軸承是一個機電耦合的復雜系統，對于它的研究需要涉及到各方面的知識架構，它的工作性能由氣體箔片軸承和主動磁軸承共同保證，當它高速運轉時，既離不開氣體箔片的穩定運行，同時主動磁軸承的穩定控制也不可或缺。HESHMAT等［10］還對箔片磁力混合軸承進行了實驗研究，并提出了最早的氣體箔片軸承和主動磁軸承載荷分配的控制算法。盡管文獻［10］提供了一種理想的載荷分布方法，但并未說明如何確定載荷比以及如何應用箔片磁力混合軸承。

箔片磁力混合軸承在工作運行下的載荷分配情況還不夠明確，為此本文展開了箔片磁力混合軸承的磁氣負載比對軸承性能的影響研究。針對箔片磁力混合軸承以及轉子的相關實驗是支撐理論分析的關鍵一步，本文以箔片磁力混合軸承為研究對象，設計了一種主動型箔片磁力混合軸承結構，搭建箔片磁力混合軸承支承特性實驗臺和轉子實驗臺，通過實驗探究了磁氣負載比對箔片磁力混合軸承的支承特性和轉子動力學特性的影響。

1 箔片磁力混合軸承結構及載荷分配策略

箔片磁力混合軸承的性能是兩個軸承共同作用的結果，其中主動磁軸承（active magnetic bearing，AMB）通過磁力直接作用在轉子上，而氣體箔片軸承（gas foil bearing，GFB）通過流體動壓支撐轉子氣膜。箔片磁力混合軸承的三維模型如圖1所示，包括由硅鋼片、線圈、支撐結構組成的磁軸承部分以及由頂箔、波箔、支撐結構組成的箔片軸承部分。硅鋼片切割后疊片形成定子部分，可減弱渦流效應、減少磁滯損耗，具有比較高的飽和磁感應強度。支撐結構可分為線圈絕緣板和氣體箔片軸承底座，分別提供線圈的繞線支撐以及箔片軸承的固定和支承。

箔片磁力混合軸承的磁軸承部分磁路設計關系到軸承能否正常穩定運行，它的線圈繞線和磁路設計如圖2所示，選用相鄰磁極為同級的排布方式，八個磁極兩兩成對，形成上下左右四個閉環磁路，沿圓周逆時針方向的極性依次為N-S-S-N-N-S-S-N，以避免不同線圈的N極與S極間磁路產生串聯干擾。當一組磁極的線圈通電后，由N極出發，沿圓周方向依次經過氣隙、轉子、氣隙后回到S極，構成了一個閉環磁回路。上下磁極和左右磁極分別作為一對差動控制來穩定垂直方向上的振動和水平方向上的振動。

箔片磁力混合軸承通過在主動磁軸承磁極之間的徑向間隙中插入氣體箔片軸承組件來設計工作，因此，在實際的實驗運轉過程中需要考慮氣體箔片軸承與主動磁軸承之間的載荷分配情況，本文通過改變磁極電流來調整氣體箔片軸承與主動磁軸承之間的載荷分配關系。圖3顯示了氣體箔片軸承、主動磁軸承和箔片磁力混合軸承的適用工作范圍，根據氣體箔片軸承和主動磁軸承的負載能力與速度之間的關系可分為范圍Ⅰ到范圍Ⅵ六個部分。轉速低時，頂箔與轉子之間產生的氣壓不足以支撐轉子，此時使用主動磁軸承獨立承載；轉速提高時，會超出主動磁軸承的承載范圍，主動磁軸承和氣體箔片軸承共同工作，加入主動磁軸承以增強軸承的動態性能，此時氣體箔片軸承獨立承載模式和混合承載模式都可以采用；當轉速更高時，氣體箔片軸承也會進入不穩定狀態，此時只適用混合承載模式。

考慮到更大的氣隙和更緊湊的結構，主動磁軸承的設計負載能力通常小于混合系統中的氣體箔片軸承。而限制氣體箔片軸承工作范圍的主要因素是承載能力和軸承穩定性，氣體箔片軸承的承載能力隨著轉速的增大而提高，同時，隨著轉速的增大，氣體箔片軸承會逐漸變得不穩定。在軸承工作運行中，通過調整磁極的偏置電流可以改變箔片磁力混合軸承的負載分配，從而使箔片磁力混合軸承能夠在不同轉速下實現良好穩定的運行狀態，擁有更優越的工作性能。

沿X方向的磁力FX的力位移相關性和力電流相關性必須在平衡點處線性化，其平衡位置可表示為（x0X，i0X，mg），磁力FX可表示為

FX（i，z）=FX1（iX1，xX1）－FX2（iX2，xX2）=

FX1（i0X1，x0X1）－FX2（i0X2，x0X2）+

［kiX1（iX1，i0X1）－kiX2（iX2，i0X2）］－

［kxX1（xX1，x0X1）－kxX2（xX2，x0X2）］（1）

式中，x為橫向坐標；i為電流；z為軸向坐標；m為質量；g為重力常數；kiX（N/A）、kxX（N/m）分別為基于X方向上的力電流因子（即電流剛度）和力位移因子（即位移剛度）；iX1、iX2為X軸方向的電流；i0X1、i0X2為X軸方向的平衡電流；xX1、xX2為X軸方向的位移；x0X1、x0X2為X軸方向的平衡位移；下標0表示平衡位置，下標X1、X2分別表示X軸的正負方向。

當轉子速度或負載發生變化時，箔片磁力混合軸承中的平衡位置就會發生變化，位移xX1、xX2及其對應的電流iX1、iX2可描述為

則沿X方向的磁力則可以簡單地寫成

FX（i，z）=FX1（iX1，xX1）－FX2（iX2，xX2）=

Ccur－（kiX1+kiX2）Δi－（kxX1+kxX2）Δx（3）

其中，Ccur為確定轉子的靜態平衡位置后由偏置電流確定的常數值，Δx為位移的微小擾動，Δi為電流的微小擾動。電磁系統的平衡位置會引起四組磁體的力電流因子和力位移因子發生變化以及影響靜態平衡位置處的電磁力。

圖4、圖5分別顯示了不同的主動磁軸承（AMB）負載率RLAMB下箔片磁力混合軸承的氣膜壓力分布曲線（在中間表面）和差分電流的變化曲線，可以看出，氣膜壓力隨著主動磁軸承負載率的提高而逐漸降低。其中，沿X方向的差分電流線性增大，而沿Y方向的差分電流呈現拋物線下降。當主動磁軸承負載率為零時，兩個方向的差分電流均略大于零，這是由轉子的偏心引起的。當轉子到達軸承中心時，氣膜壓力在圓周方向上接近大氣壓力。靜態參數的意義在于，轉子中心可以間接地實時反映箔片磁力混合軸承的動態特性，從而修改和調整負載分擔率。

氣體箔片軸承工作時，它與轉子之間存在一定的偏心，從而轉子表面與頂箔表面之間形成了楔形槽。隨著轉速不斷地提高，利用在軸承與轉子之間的楔形空間內不斷吸入并擠壓的黏性氣體，形成一層具有一定壓力的動壓氣體潤滑膜，以起到支撐負載和潤滑的作用。

如圖6所示，頂箔和波箔充當空氣膜的支撐元件，空氣和支撐箔結構串聯運行，其中I、J分別為波箔坐標軸上的凸點數和計算節點數。轉子與頂箔之間的氣壓分布預測可以通過使用有限差分法的量綱一雷諾方程求解：

在氣膜壓力的作用下，特定的軸承載荷和轉速對應于轉子中心一定的偏心距和姿態角，其中使用到的量綱一參數如下：

其中，p為氣膜壓力，pa為標準大氣壓，h為氣膜厚度，C為軸承名義間隙，R為軸承半徑，μ為絕對黏度，Ω為角速度，θ為角位移。氣膜厚度不僅取決于初始偏心距和姿態角，還取決于支撐結構的彈性變形，因此，可以得到氣膜厚度方程：

h=C+ecos（θ－θ0）+［δ］（5）

其中，δ為頂箔表面柔性變形，e為離心率，θ0為最小氣膜厚度對應的角位移。箔片氣體軸承沿軸向兩端的氣膜邊界與大氣相連，則可視為氣膜邊界處壓力與大氣壓相同，則雷諾方程的邊界條件為

其中，L為軸承長度。

選用高溫鎳基合金作為箔片的原材料，厚度只有0.1 mm，耐磨性好、強度高，整體通過銷釘將波箔和頂箔固定在支撐結構上。

2 箔片磁力混合軸承支承特性及轉子動力學實驗

2.1 支承特性實驗臺

箔片磁力混合軸承支承特性實驗就是研究在外力循環加載和卸載過程中，箔片磁力混合軸承剛度隨著外部負載力的變化規律，同時可以通過改變電磁增益（即改變磁氣的負載比）對比得到氣體箔片軸承與不同電磁增益的磁氣混合軸承剛度的變化趨勢。當箔片磁力混合軸承受到外力加載時，箔片磁力混合軸承中頂箔、波箔之間、波箔、氣體箔片軸承底座內表面之間發生相對滑動產生了庫侖摩擦力，從而限制了波箔的形變。通過靜態循環加載實驗可以得到靜載撓度和剛度曲線，分析外部加載和響應曲線就可以得到磁氣混合軸承的剛度特性。

圖7所示為箔片磁力混合軸承支承特性實驗臺，箔片磁力混合軸承安裝于固定在支架上的測試軸上，軸承一側裝有力傳感器，力傳感器的另一側與固定在支架上的微分頭通過彈簧相連，使用微分頭作為加載裝置，不僅可以確保施加給測試軸承足夠大小的載荷，而且還能保證旋轉微分頭時施加的載荷連續且均勻，從而準確控制磁氣混合軸承的位移。軸承另外一側裝有固定在磁力座上的兩個電渦流位移傳感器，用于檢測軸承加載和卸載時的位移變化。

規定最大循環載荷為20 N，分別沿順時針和逆時針方向反復緩慢旋轉微分頭給測試軸承加載和減載，以保證得到的數據重復性較高。將力傳感器與位移傳感器采集到的數據作進一步處理，最終得到磁氣混合軸承的靜態結構剛度隨位移的變化趨勢。

2.2 轉子動力學實驗臺

在磁氣混合軸承投入到實際的高速旋轉機械中使用之前，需要探究分析軸承電磁力與氣膜壓力間的耦合關系，為了分析載荷分配比對軸承高速運轉時轉子動力學的影響，本文展開了對箔片磁力混合軸承的轉子實驗。

本文搭建的箔片磁力混合軸承轉子實驗臺如圖8所示，底座固定在平臺上，共有左右兩個徑向箔片磁力混合軸承，轉子安裝在兩個軸承內。轉子的一端為沖擊渦輪，實驗時以水平方式放置渦殼端面上的進氣口，通入高壓過濾空氣使轉子高速旋轉，可以有效減小驅動渦輪時產生沿軸向的推力。轉子的另一端為推力盤，其上裝有推力箔片軸承。

當轉子高速運轉達到起飛狀態時，一對徑向箔片磁力混合軸承限制轉子徑向位移，推力盤上安裝的推力箔片軸承與推力盤形成氣膜壓力，進而限制轉子軸向位移。為了實時檢測渦輪和推力端轉子的振動情況，沿外殼頂部和右側端面分別設計一對位移傳感器螺紋孔，便于位移傳感器的安裝。兩對位移傳感器靈敏探頭分別固定在渦輪端和推力端轉子支承部位的豎直和水平方向上。

轉子實物如圖9所示，它由一根光滑階梯軸、氣動沖擊渦輪、推力盤以及兩端的右旋鎖緊螺母組成，轉子材料為1J27軟磁合金。轉子兩端使用右旋螺母鎖緊，避免轉子在高速運轉時出現松動。實驗時可根據動平衡測試結果在渦輪和推力盤上的不同螺紋孔內安裝不同質量的配重螺釘用以調整轉子動平衡狀態。

3 負載比對箔片磁力混合軸承支承特性的影響

圖10所示為比例增益P=0時氣體箔片軸承的靜態循環載荷實驗結果，其中圖10a為靜態載荷撓度滯回曲線圖，圖10b為根據滯回曲線擬合求導得到的靜態剛度位移曲線圖，橫坐標位移s表示軸承加載后的位移。觀察滯回曲線圖可以看出，滯回曲線的斜率隨軸承位移量的增大而增大，在最大靜載20 N附近，最大位移數據采樣比較密集，且產生的最大位移量約為150 μm。

沿加載方向將控制器中的比例增益調整為P=1100得到箔片磁力混合軸承的實驗結果如圖11所示，與比例增益值P=0對比可知，加入電磁增益后，載荷撓度滯回曲線的閉合面積減小，在相同靜態載荷下對應推拉過程的滯回曲線斜率增大。對比剛度位移曲線，軸承位移最小值附近對應的靜態剛度為0.12 N/μm，位移最大值附近對應的靜態剛度為 0.62 N/μm，總體靜態剛度和剛度變化率有所提高。

將比例增益調整為P=2000 得到箔片磁力混合軸承的實驗結果如圖12所示，對比圖11可以看出，位移較小處對應加載曲線與卸載曲線之間的距離縮短，載荷撓度滯回曲線的閉合面積也進一步減小。對比剛度位移曲線，軸承位移最小值附近對應的靜態剛度為0.2 N/μm，位移最大值附近對應的靜態剛度為0.78 N/μm，總體靜態剛度以及剛度變化率進一步增大。

綜合圖10～圖12可以得到：在不同比例增益P值下，箔片磁力混合軸承在實驗的整個加載和卸載過程中，軸承所受到的靜態載荷Fs與位移響應s之間存在明顯的非線性關系。而在相同靜態載荷下，箔片磁力混合軸承在加載與卸載過程中產生的位移量相對較小；隨著比例增益P值的增大，最大位移量會進一步減小，最大位移附近處對應的推拉曲線斜率不斷增大。滯回曲線的閉合面積反映了推拉實驗中能量耗散的能力，面積越大表明能量耗散越多。增大比例增益 P會進一步減小滯回曲線的面積，表明電磁剛度的變化與比例增益P的調整成正相關。同時，增大比例增益P值會進一步增大靜態剛度和剛度的變化率，使得軸承的剛度性能得到提升。

4 負載比對箔片磁力混合軸承轉子動力學的影響

圖13所示為轉子在60 000 r/min的升降速過程中箔片軸承與箔片磁力混合軸承的實驗結果，各分圖中左圖為頻率、振幅和時間軸組成的三維瀑布圖，右圖為頻率和時間軸組成的二維俯視圖。主頻（同頻）振動與轉子的轉速有關，本文設定轉子轉速的數值是主頻頻率數值的60倍。由圖13a可知，在升速過程中，主頻振動幅值在轉速50 000 r/min之前變化不明顯，從50 000 r/min開始主頻振幅明顯增大，在轉子達到最高轉速60 000 r/min（即主頻頻率1000 Hz）時主頻振動振幅達到峰值約10 μm。從60 000 r/min開始自由降速時，主頻振幅迅速下降，并且整個降速過程中主頻振幅穩定在5 μm左右，整個升降速過程耗時約220 s。

采用相同的實驗條件，在控制器中加入電磁的比例增益P=1800、積分增益I=0.03、微分增益D=200，觀察箔片磁力混合軸承支承轉子的振動情況。由圖13b可以明顯看出，箔片磁力混合軸承的整個升降速過程耗時約135 s，所用時間更短。最高轉速60 000 r/min時，主頻振幅峰值約8 μm，次頻振幅峰值約6 μm，整個升降速過程中次頻振動出現約45 s。相比于箔片軸承，電磁增益的加入使次頻振動得到了明顯抑制，轉子在整個升降速過程中運行得更加穩定。此外，從圖13b中還可以看出軸承支承轉子在整個升降速過程中出現了隨主頻轉速變化的2倍頻（2×），在60 000 r/min自由降速過程中還依次出現了隨主頻轉速變化的3倍頻（3×）和4倍頻（4×）。

保持控制器中電磁增益的值不變，通過改變電磁軸承負載比來研究電磁軸承與氣體箔片軸承之間的載荷分配對箔片磁力混合軸承轉子系統穩定性的影響。本文設定轉子最高轉速為60 000 r/min，依次修改電磁軸承負載比值VL為0.3、0.6和0.9，得到轉子在60 000 r/min的升降速實驗結果如圖14所示。從圖14a中可以明顯看出，當電磁軸承負載比VL=0.9時，轉子達到轉速約3000 r/min（即主頻頻率50 Hz）時出現次頻振動，最高轉速60 000 r/min（即主頻頻率1000 Hz）對應的次振動幅值約26 μm。降速過程中，當轉子降速到達約3000 r/min時次頻消失，整個升降速過程中次頻振動出現的時間超過125 s。相比于圖14a，在圖14b所示的電磁軸承負載比VL=0.6時，轉子升速過程中轉速約36 000 r/min時出現次頻振動，最高轉速 60 000 r/min對應的次振動幅值約18 μm。降速過程中，當轉子降速到達約18 000 r/min時次頻消失，整個升降速過程中次頻振動出現的時間約80 s。繼續調整電磁軸承負載比VL=0.3，如圖14c所示，可以看出，轉子升速過程中轉速約40 000 r/min時出現次頻振動，最高轉速60 000 r/min對應的次振動幅值約12 μm，降速過程中，當轉子降速到達約24 000 r/min時次頻消失，整個升降速過程中次頻振動出現的時間約70 s。

由上述結果可以看出，電磁軸承負載比降低時，更有助于降低轉子起飛轉速，縮短升速時間，降低轉子起飛之前與箔片之間的干摩擦損耗，從而改善氣體箔片軸承啟停過程的性能。但過大的載荷分配會導致次頻振動過早出現，且同一轉速下對應的次頻振幅過大，不利于轉子高速穩定運行。因此，箔片磁力混合軸承轉子系統應當動態分配載荷以應對不同工況需求。

5 結論

（1）箔片磁力混合軸承是將氣體箔片軸承和主動磁軸承進行有效融合的新型高性能軸承，是典型的高端智能化主動控制型軸承。它可以消除氣體箔片軸承低轉速時的磨損損耗高、抗干擾能力弱和承載能力低等缺點，也可以改善電磁軸承在高轉速時時間控制滯后等性能上的不足，因此能提高軸承承載能力和系統動力學性能。本文設計了一種新型結構形式的徑向主動型箔片磁力混合軸承，并基于該軸承搭建了支承特性實驗臺和轉子動力學實驗臺，探究負載比對箔片磁力混合軸承性能的影響。

（2）支承特性實驗結果表明，箔片磁力混合軸承與箔片軸承在加載與卸載過程中受到的靜態載荷與位移響應之間存在明顯的非線性關系。在相同位移條件下，相較于箔片軸承，箔片磁力混合軸承的總體靜態剛度和剛度變化率均有所提高；增大比例增益P值，將導致載荷位移滯回曲線面積進一步減小，剛度和剛度變化率進一步增大，說明電磁剛度受比例增益P的影響變化較大。

（3）轉子動力學實驗結果表明，相比于箔片軸承，箔片磁力混合軸承支承轉子在升降速過程中的次頻振動得到了明顯抑制，轉子運行時穩定性得到了增強。通過修改主動磁軸承的負載比，發現適當的載荷分配有助于降低轉子起飛轉速，改善箔片軸承啟停性能。

受實驗條件的限制，對于本文所設計的軸承，未來仍需進一步優化，如可以通過改變控制增益，優化不同運行模式下的負載比分配和轉子偏心，也可以結合神經網絡算法，以期獲取箔片磁力混合軸承的最佳參數。

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