磁悬浮轴承研究的现状与发展(1)

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1、$机床与液压%#""&X.CX+(JH(磁悬浮轴承研究的现状与发展黄德中!绍兴文理学院"浙江绍兴&!#"""#摘要!介绍磁悬浮轴承工作原理!分析了近年来磁悬浮轴承的研究成果!指出了磁悬浮轴承研究的发展方向"关键词!磁悬浮轴承#现状#发展方向中图分类号!$%!&&$$文献标识码!($$文章编号!!""!)&**!"#""&#+)"!Z)&79"*+),-$.)/-(0!"#"$%&’"’)%4G-3(").+E,8&"(8.%(P"-2.(3%@-./>3a4C2?$[46CS12?@521N>GA1KL![

2、46CS12?&!#"""!B4126%*:8)2-+)&82K41AI6I>G!K4>IG12F1ID>C=O6?2>K1FA5AI>2A1C2T>6G12?1A12KGCJ5F>J!1KAG>A>6GF4AK6K5A1A626DLA>J!62JK4>J>N>DCIO>2K6AI>FK1AIC12K>JC5KR;"/<%208&E6?2>K1FA5AI>2A1C2T>6G12?#‘>A>6GF4AK6K5A#>N>DCIO>2K6AI>FK!$引言磁悬浮轴承原理图!由转子’传感器’控制器’放大磁悬浮轴承的

3、概念在!""多年前就提出了!由于器和电磁铁组成!其中执行器凶手电磁铁和功率放大磁悬浮轴承具有无接触’无磨损’高速度’高精度’器两部分"设电磁铁绕组上电流为9!它对转子产生"不需要润滑和密封等一系列优良品质!所以!国际上的吸力(和转子的重力1:相平衡!转子处于悬浮的对磁悬浮轴承的研究工作十分活跃"我国对磁悬浮轴平衡位置!这个位置也称为参考位置"假设在参考位承的研究始于+"年代!由于种种条件的限制!目前!置上!转子受到一个向下的扰动!就会偏离其参考位开发的多数产品还处于实验室阶段"置向下动力!此时传感器检测出转子

4、偏离其参考位置磁悬浮轴承具有广泛的应用前景!除了在机床领的位移!控制器将这一位移信号变换成控制信号!功域$如高速磨床等%会广泛应用外!在动力领域如离率放大器又将该控制信号变换成控制电流9!相";/心压缩机’分子涡流泵’汽轮发动机等大型设备上也对于参考位置!此时的控制电流由9增加到9!"";/会广泛应用!在航空航天领域!美国德雷伯实验室在因此电磁铁的磁力变大了!从而驱动转子返回到原来+"年代首先在空间制导和惯性轮上成功地使用磁悬的平衡位置"因此!不论转子受到向上或向下的扰浮轴承#其后!法国在[W^$地球观测卫星

5、中安装了动!转子始终能处于稳定的平衡状态"姿态控制用的磁悬浮飞轮"!Z*+年+月!日本在%#$磁悬浮轴承研究现状)!型火箭上进行了磁悬浮飞轮的空间试验"最近几被动磁悬浮轴承与主动磁悬浮轴承相比!用永久年!美国对磁悬浮轴承在先进发动机上应用的可行性磁铁产生的磁场取代电磁铁的静态偏置磁场!使系统作了系统的研究!研究的结果表明&使用磁悬浮轴承体积减小!设计简单!在无控制环节的情况下即可稳可以将发动机的重量减轻!+Y并提高VY的效率"定!但它不能产生阻尼!即缺少象机械阻尼或象主动!ZZU年!美国普惠公司在计划研究的0

6、$B)+V发动轴承那样的附加手段!因此!被动磁悬浮轴承系统的机的核心机是使用了磁悬浮轴承!其验证机已通过了稳定域很小!外界很小的干扰会使它趋于不稳定"!""小时的试验"#""#年!日本’澳洲研制的超音速混合磁悬浮轴承!用永久磁铁产生静态偏置磁*)!"E的飞机上!采用磁悬浮轴承对减轻发动机重场!用电磁铁控制轴承在V个自由度的平衡!所以!量!提高速度具有十分重要作用"混合磁悬浮轴承显著降低功率放大器的功耗#而且可"$磁悬浮轴承原理以使电磁铁的安匝数减小一半!缩小磁悬浮轴承的体磁悬浮轴承按照磁力提供方式!可分为有源

7、磁悬积!提高承载能力等"国内外对混合磁悬浮轴承进行浮轴承’无源磁悬浮轴承和混合磁悬浮轴承"有源磁了一定研究"悬浮轴承是由电磁铁提供!!#混合磁悬浮轴承磁力!也称主动磁悬浮轴混合磁悬浮轴承的结构原理如图#"转子在永久承#无源磁悬浮轴承由永磁铁产生的静磁场吸引力作用下处于悬浮的平衡位置久磁铁提供磁力!也称被$中间位置%!这个位置也称为参考位置"由于结构的动磁悬浮轴承#当永久磁对称性!永久磁铁产生的永磁磁通在转子上方气隙!铁和电磁铁共同提供磁力)!处和转子下方气隙#)#处是相等的"此时若不时得到的轴承称混合磁悬图!

8、磁悬浮轴承原理图计重力!则两气隙处对转子的吸引力相等!即(!<浮轴承"按结构可分为立式’卧式’内转子和外转子(#"假设在参考位置上转子受到一个向下的外扰!转型#按作用力分为吸引式和排斥式"图!为一个有源子就会偏离其参考位置向下运动!由于转子上下气隙+KI+!机床与液压"#""&X.CX+的间隙变化!使得其磁通变化!即上间隙增大!磁通’!&"磁悬浮轴承的主动控制=!减少"下间隙减小!磁通’增大#=#!