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磁悬浮轴承资讯

什么是磁悬浮轴承 磁悬浮轴承的原理和优点

 

发布时间:2017-08-18 22:06:00 点击:     


概念:磁悬浮轴承(MagneticBearing)是利用磁力作用将转子悬浮于空中,使转子与定子之间没有机械接触。磁悬浮事实上只是一种辅助功能,并非是独立的轴承形式,具体应用还得配合其它的轴承形式,例如磁悬浮+滚珠轴承、磁悬浮+含油轴承、磁悬浮+汽化轴承等等。

  磁悬浮轴承原理

  是磁感应线与磁浮线成垂直,轴芯与磁浮线是平行的,所以转子的重量就固定在运转的轨道上,利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑,形成整个转子悬空,在固定运转轨道上。

磁悬浮轴承的组成和结构


图:磁悬浮轴承的组成和结构


  上图为转子完全由磁悬浮轴承支撑的典型形式,共有三个轴承。其中两个径向轴承用以在横向(径向)对转子进行支撑和定位,一个推力轴承用于沿纵向(轴向)对转子进行支撑和定位。这样的结构可以控制转子在3个平移自由度和两个旋转自由度上的状态,常称为5自由度磁悬浮轴承。根据实际应用的需要,也可以只使用一个径向轴承或一个推力轴承。

磁悬浮轴承的工作过程


图:磁悬浮轴承的工作过程


  定子上的位置传感器首先以微米级的精度对转子偏离轴承中心和沿纵向(轴向)的位移量进行检测,数字控制器接收位置传感器的信号并根据预定的控制算法对其进行处理和运算,确定为使转子保持在期望的位置如何分配电磁铁线圈中的励磁电流,然后将计算结果送给功率放大器,通过调整电磁铁线圈中的励磁电流来调整电磁铁和转子间的吸引力,使转子保持在期望的位置或向期望的位置移动。上述过程是一个典型的闭环反馈控制过程,这一过程在磁悬浮轴承运行时以很高的速度反复循环进行,从而使转子可以始终保持在期望的位置,不与定子接触。

  磁悬浮轴承优点

  与传统的滚珠轴承、含油轴承相比,磁轴承不存在机械接触,转子可以运行到很高的转速,具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点,特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中。

  ⑴由于转子和定子之间没有机械接触,因此不存在磨损,不需要润滑,运行噪音小,允许转子高速、超高速旋转。

  ⑵磁悬浮轴承对于转子旋转只有很小的阻力,因此能量损耗很小,利于节能。国外将其用于制冷压缩机和通风鼓风机上,效率可提高10%以上。

  ⑶由于不存在机械磨损且无需要润滑,因此不存在由磨损颗粒和润滑剂引起的污染,适用于洁净度要求很高的应用场合,实现所谓绿色运行,同时消除了易燃润滑剂可能引起火灾的危险。

  ⑷可在恶劣的环境中使用,如很高或很低的温度、高真空、水下、腐蚀性流体等。

  ⑸通过精确控制可最大程度地减小由转子质量不平衡引起的转子跳动,减小转子在临界转速状态下引起的振动。

  ⑹可用以实时监测转子的振动、受力、位移等转子动力学参数,进而在设备出现问题造成损失前确定原因并保护设备,使设备有更多的正常工作时间。

  磁悬浮轴承的主要用途

  商品市场的发展越来越聚焦于高效、清洁、高性能和高可靠性,磁悬浮轴承的特点决定了这种轴承适用于各种各样的高性能电机、发电机、涡轮机等等,其应用领域正在迅速扩展,涵盖了从暖通空调行业到军事工业、航空航天工业等众多行业,以下试举几个现已在国外投入实际应用例子:

  ⑴ 高速电机

  ⑵ 航空航天和国防工业中的发动机、燃气轮机等

  ⑶ 可再生能源和可回收能源行业中的涡轮机

  ⑷ 暖通空调行业中的电机、压缩机等

  ⑸ 自来水和污水处理行业中的电机、泵、压缩机等

  ⑹ 石油天然气行业中的泵、压缩机、涡轮凤凰彩票网站、电动机等

  ⑺ 一般工业中的鼓风机、压缩机、泵、电机等

  以上各应用领域中,磁悬浮轴承满足了高速旋转的需要,并通过减小摩擦损失,提高率能量利用率,降低了维护费用和维护工作量。

  实际上,适宜于使用磁悬浮轴承的应用领域远不止这些,比如磁悬浮轴承还可应用于同位素分离高速离心机(转速达60000rpm以上)、飞轮储能装置、风力装置、机床高速电主轴等。其商业前景非常广阔。

 

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磁悬浮轴承应用场合

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储能飞轮 压缩机 电主轴
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