什么是磁軸承?
磁軸承,是一種新型高性能軸承。與傳統滾珠軸承、滑動軸承以及油膜軸承相比,磁軸承不存在機械接觸
,轉子可以達到很高的運轉 萬向輪速度,具有機械磨損小、能耗低、噪聲小、壽命長、無需潤滑、無油污染等優
點,特別適用高速、真空、超凈等特殊環境。可廣泛用于機械加工、渦輪機械、航空航天、真空技術、轉
子動力學特性辨識與測試等領域,被公認為極有前途的新型軸承。
由于不存在機械接觸,磁軸承具有無摩擦、無磨損、無需潤滑的特點,轉子可以高速旋轉,其轉速只受轉
子材料強度的限制,功耗和噪聲極低,能適用于多種復雜的應用環境。磁軸承的另一個突出優點是轉子運
行狀態可以由控制系統實時檢測,可以在線評估不平衡大小并能對不平衡進行主動控制,從而使轉子系統
的控制達到很高的精度。磁軸承具有的這些電磁鐵特點,使它在很多應用領域內與傳統滾動軸承、油膜軸承以及
氣體軸承相比具有明顯的優越性。
按照磁力的提供方式,磁軸承可分為如下三大類:
(1)有源磁軸承(ActiveMagneticBearing簡稱AMB),也稱為主動磁軸承,磁場是可控的,通過檢測被懸
浮轉子的位置,由控制系統進行主動控制實現轉子懸浮;
(2)無源磁軸承P(assiveMagnetioBearing簡稱PMB),也稱為被動磁軸承,以永磁體或超導體實現對轉
子部分自由度的支承;
(3)混合磁軸承(永磁偏置)(H沙ridMa,etieBearing簡稱HMB),其機械結構中包含了電磁鐵和永磁體或
超導體。
原理
利用電場力、磁場力使軸懸浮的滑動軸承。用電場力懸浮的為靜電軸承,用磁場力懸浮的為磁力軸承
,用電場力和磁場力共同懸浮的為組合式軸承。后一種軸承既有電極又有磁極,在電路連接上使電容和電
感相互對應調諧,其剛度比前兩者要高得多,而最大力所對應的位移卻很小。電磁軸承因軸與軸承無直接
接觸,不需潤滑,能在真空中和很寬的溫度范圍內工作,摩擦阻力小,不受速度限制(有的轉速高達
2300萬轉/分,線速度高達3倍音速),使用壽命長,結構可多樣化。靜電軸承需要很大的電場強度,應用受
到限制,只能在少數儀表中使用。磁力螺絲軸承具有較大的承載能力和剛度,已用于超高速列車、超高速離心
機、水輪發電機、空間飛行器的角動量飛輪、流量計、密度計、功率表、真空泵、精密穩流器和陀螺儀等
。隨著磁性材料和電子技術的發展,電磁軸承的應用正日益擴大。
電場力與電場強度、電位移和電極面積成正比,磁場力與磁場強度、磁感應強度和磁極面積成正比。
適當選擇電場或磁場參數和幾何尺寸,可得到一定的軸承承載能力和剛度。靜電吸力或磁引力與物體間距
離的平方成反比,根據安爾休定理,這種靜力學靜電消除器系統是靜不定的,所以除采用抗磁體或超導體的軸承外,
在靜電場或靜磁場下工作的軸承是不穩定的。為使電磁軸承能穩定工作,必須采用伺服裝置或調整電路參
數等方法進行控制。實際使用的電磁軸承一般由徑向軸承、推力軸承、伺服控制回路、阻尼器、速度傳感
器或位置傳感器等組成。