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磁力轴承应用
2015年-09月-09日
 磁力轴承是靠磁场力支承载荷或悬浮转子的一种支承办法。这种轴承这些年开展很快,特别在高速、低摩阻、高(低)温及真空环境下的使用。磁力轴承与别的支承办法相比有其独特的优越性,很有开展前景。
      一、特色与分类
      1.特色
      ①冲突小,功耗低,可实现超高速作业。
      ②支承精度高,作业安稳,牢靠。
      ③可在高温、深冷及真空环境下作业。
      ④构造杂乱,请求条件严苛,对环境有磁搅扰,但无别的污染。
      2.分类  
      磁力轴承依据其操控办法、磁能来历、构造办法等分类。此外,还能够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约束,应特别注意。  
      ①永磁型轴承只能是无源型(被迫型),而无源型轴承不行能在3个方向上都安稳,至少有1个方向应选用有源型。
      ②直流鼓励型轴承只能是有源型(自动型)。
      ③纯电磁铁型轴承只能是5自由度操控型轴承,其体积、质量和功耗都比较大。
      ④斥力型磁力轴承,因为磁力利用率低,构造较吸力型杂乱,通常很少选用。
      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。轴承的承载才能和刚度决定于永磁资料的品种,磁极的形状、面积、厚度和装备办法,轴承空隙,以及软磁钢有些的尺度。这种轴承的理论核算好不容易,常选用“试验类似法”进行构造规划。即用试验办法断定几种典型轴承构造,测出其承载才能、刚度值。新规划轴承只要取一样的资料,构造办法与尺度按份额断定,其性能即可按份额求出,如承载才能与轴承特征尺度的平方成份额等。
      经历证实,添加磁铁厚度和选用软磁钢极靴构造,对进步轴承的承载才能是有用的。值得特别注意的是,永磁轴承不管取哪种永磁资料和任何构造办法,都有一最大尺度约束,一旦超越该尺度,轴承就不能支承其自身的分量。所以,永磁轴承不能规划得过大。
      2.被迫式沟通鼓励型磁力轴承
      (1)推力轴承  
      推力轴承通常都是成对组合式,每个轴承即是一个电磁铁。铁心几何形状通常为E形、U形或圆环形。调谐办法分串联和并联两种。
      三、磁力轴承的使用实例
      磁力轴承现在还处于研讨开发期间,其使用多半是试验性的,未形成批量生产,也未商品化。
      1.机床中的使用  在机床主轴中的使用有限,属试用性质。
      (1)精细机床主轴  
      法国S2M公司制作了选用5自由度操控磁力轴承支承的精细主轴,其径向轴承的dn值为4X106mm·r/min,轴颈线速度为200m/s,推力轴承的dn值为8X106mm·r/min,止推轴颈线速度为400m/s。
      (2)超精透镜车床  
      法国S2M公司由自动磁力轴承支承的超精透镜车床主轴,转速2000r/min,功率lkW,加工精度0.05ttm。
    2.精细仪器中的使用  
    英国国家物理试验室研发了选用磁浮导轨的自动分辩测量仪,在lkHz的频带内,支承刚度为175N/gm,分辩率达0.1nm。
    3.泵类中的使用
    (1)血液泵  
    日本东京大学与NTN公司协作研发的磁力轴承血液泵。主轴由5自由度自动操控型磁力轴承支承,进口径向轴承的承载才能为18N,出口轴承径向承载才能为22N,推力轴承的承载才能为9.2N。
    (2)循环泵  法国SEP公司选用S2M公司的自动型磁力轴承研发开发出火箭发动机用液氧、液氢循环泵。
    4.空间技术中的使用
    日本NAL&MELCO和NAL&TOSIBA公司用自动型磁力轴承支承空间姿势操控惯量轮。
    5.物理试验中的使用
    (1)高精细粒子束变换器  德国Uranit公司推出了三种用磁力轴承支承转子的粒子束变换器。
    (2)中子选择器  
    德国KFA公司制作的中子选择器,选用单自由度被迫型磁力轴承支承转子,转速为36000r/min。