磁力軸承是靠磁場(chǎng)力支......



磁力軸承是靠磁場(chǎng)力支承載荷或懸浮轉(zhuǎn)子的一種支承形式。這種軸承近年來發(fā)展很快，特別在速、低摩阻、高(低)溫及真空環(huán)境下的應(yīng)用。磁力軸承與其他支承形式相比有其獨(dú)特的優(yōu)越性，很有發(fā)展前景。
一、特點(diǎn)與分類
1.特點(diǎn)
①摩擦小，功耗低，可實(shí)現(xiàn)超高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
②支承精度高，工作穩(wěn)定，可靠。
③可在高溫、深冷及真空環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)。
④結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求條件苛刻，對(duì)環(huán)境有磁干擾，但無其他污染。
2.分類
磁力軸承根據(jù)其控制方式、磁能來源、結(jié)構(gòu)形式等分類。此外，還可以按磁場(chǎng)類型劃分為永久磁鐵型、電磁鐵型和永久磁鐵—電磁鐵混合型。也可按軸承懸浮力類型劃分為吸力型和斥力型。超導(dǎo)磁力軸承還分為低溫超導(dǎo)和高溫超導(dǎo)兩種。以上各種分類中不同類型之間還存在一些特殊限制，應(yīng)特別注意?！?br>①永磁型軸承只能是無源型(被動(dòng)型)，而無源型軸承不可能在3個(gè)方向上都穩(wěn)定，至少有1個(gè)方向應(yīng)采用有源型。
②直流激勵(lì)型軸承只能是有源型(主動(dòng)型)。
③純電磁鐵型軸承只能是5自由度控制型軸承，其體積、質(zhì)量和功耗都比較大。
④斥力型磁力軸承，由于磁力利用率低，結(jié)構(gòu)較吸力型復(fù)雜，一般很少采用。
二、幾種典型的磁力軸承
1.永磁型磁力軸承
永磁型磁力軸承是由永久磁鐵制成的，可做成各種形狀。軸承的承載能力和剛度決定于永磁材料的種類，磁極的形狀、面積、厚度和配置方式，軸承間隙，以及軟磁鋼部分的尺寸。這種軸承的理論計(jì)算十分困難，常采用“實(shí)驗(yàn)相似法”進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。即用實(shí)驗(yàn)方法確定幾種典型軸承結(jié)構(gòu)，測(cè)出其承載能力、剛度值。新設(shè)計(jì)軸承只要取相同的材料，結(jié)構(gòu)形式與尺寸按比例確定，其性能即可按比例求出，如承載能力與軸承特征尺寸的平方成比例等。
經(jīng)驗(yàn)證明，增加磁鐵厚度和采用軟磁鋼極靴結(jié)構(gòu)，對(duì)提高軸承的承載能力是有效的。值得特別注意的是，永磁軸承無論取哪種永磁材料和任何結(jié)構(gòu)形式，都有一最大尺寸限制，一旦超過該尺寸，軸承就不能支承其自身的重量。所以，永磁軸承不能設(shè)計(jì)得過大。
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2.被動(dòng)式交流激勵(lì)型磁力軸承
(1)推力軸承
推力軸承通常都是成對(duì)組合式，每個(gè)軸承就是一個(gè)電磁鐵。鐵心幾何形狀一般為E形、U形或圓環(huán)形。調(diào)諧方式分串聯(lián)和并聯(lián)兩種。
三、磁力軸承的應(yīng)用實(shí)例
磁力軸承目前還處于研究開發(fā)階段，其應(yīng)用多半是實(shí)驗(yàn)性的，未形成批量生產(chǎn)，也未商品化。
1.機(jī)床中的應(yīng)用 在機(jī)床主軸中的應(yīng)用有限，屬試用性質(zhì)。
(1)精密機(jī)床主軸
法國S2M公司制造了采用5自由度控制磁力軸承支承的精密主軸，其徑向軸承的dn值為4X106mm·r／min，軸頸線速度為200m／s，推力軸承的dn值為8X106mm·r／min，止推軸頸線速度為400m／s。
(2)超精透鏡車床
法國S2M公司由主動(dòng)磁力軸承支承的超精透鏡車床主軸，轉(zhuǎn)速2000r／min，功率lkW，加工精度0.05ttm。
2.精密儀器中的應(yīng)用
英國國家物理實(shí)驗(yàn)室研制了采用磁浮導(dǎo)軌的自動(dòng)分辨測(cè)量儀，在lkHz的頻帶內(nèi)，支承剛度為175N／gm，分辨率達(dá)0.1nm。
3.泵類中的應(yīng)用
(1)血液泵
日本東京大學(xué)與NTN公司合作研制的磁力軸承血液泵。主軸由5自由度主動(dòng)控制型磁力軸承支承，進(jìn)口徑向軸承的承載能力為18N，出口軸承徑向承載能力為22N，推力軸承的承載能力為9.2N。
(2)循環(huán)泵 法國SEP公司采用S2M公司的主動(dòng)型磁力軸承研制開發(fā)出火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用液氧、液氫循環(huán)泵。
4.空間技術(shù)中的應(yīng)用
日本NAL＆MELCO和NAL＆TOSIBA公司用主動(dòng)型磁力軸承支承空間姿態(tài)控制慣量輪。
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5.物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
(1)高精密粒子束變換器 德國Uranit公司推出了三種用磁力軸承支承轉(zhuǎn)子的粒子束變換器。
(2)中子選擇器