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磁力轴承的应用

  磁力轴承是靠磁场力支承载荷或悬浮转子的一种支承形式。这种轴承近年来发展很快,特别在高速、低摩阻、高(低)温及真空环境下的应用。磁力轴承与其他支承形式相比有其独特的优越性,很有发展前景。    

  一、特点与分类   

  1.特点

  ①摩擦小,功耗低,可实现超高速运转。   

  ②支承精度高,工作稳定,可靠。

  ③可在高温、深冷及真空环境下运转。

  ④结构复杂,要求条件苛刻,对环境有磁干扰,但无其他污染。

  2.分类

  磁力轴承根据其控制方式、磁能来源、结构形式等分类。此外,还可以按磁场类型划分为永久磁铁型、电磁铁型和永久磁铁—电磁铁混合型。也可按轴承悬浮力类型划分为吸力型和斥力型。超导磁力轴承还分为低温超导和高温超导两种。

  以上各种分类中不同类型之间还存在一些特殊限制,应特别注意。  

  ①永磁型轴承只能是无源型(被动型),而无源型轴承不可能在3个方向上都稳定,至少有1个方向应采用有源型。

  ②直流激励型轴承只能是有源型(主动型)。

  ③纯电磁铁型轴承只能是5自由度控制型轴承,其体积、质量和功耗都比较大。

  ④斥力型磁力轴承,由于磁力利用率低,结构较吸力型复杂,一般很少采用。

  二、几种典型的磁力轴承

  1.永磁型磁力轴承

  永磁型磁力轴承是由永久磁铁制成的,可做成各种形状。轴承的承载能力和刚度决定于永磁材料的种类,磁极的形状、面积、厚度和配置方式,轴承间隙,以及软磁钢部分的尺寸。这种轴承的理论计算十分困难,常采用“实验相似法”进行结构设计。即用实验方法确定几种典型轴承结构,测出其承载能力、刚度值。新设计轴承只要取相同的材料,结构形式与尺寸按比例确定,其性能即可按比例求出,如承载能力与轴承特征尺寸的平方成比例等。

  经验证明,增加磁铁厚度和采用软磁钢极靴结构,对提高轴承的承载能力是有效的。值得特别注意的是,永磁轴承无论取哪种永磁材料和任何结构形式,都有一最大尺寸限制,一旦超过该尺寸,轴承就不能支承其自身的重量。所以,永磁轴承不能设计得过大。

  2.被动式交流激励型磁力轴承

  (1)推力轴承

  推力轴承通常都是成对组合式,每个轴承就是一个电磁铁。铁心几何形状一般为E形、U形或圆环形。调谐方式分串联和并联两种。

  三、磁力轴承的应用实例

  磁力轴承目前还处于研究开发阶段,其应用多半是实验性的,未形成批量生产,也未商品化。

  机床中的应用 在机床主轴中的应用有限,属试用性质。


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