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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。近年来,这种轴承发展很快,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。
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。
2.被动式交流激励型磁力轴承
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。
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。
5.完全消除磨损,理论寿命是无限的
6.转速只受轴承材料限制
7.精度高可达微米级
8.功耗为普通轴承的10%
9.阻尼、刚度可控,便于智能控制
10.转子的运转特性可以监控和控制
11.无润滑、密封装置,没有环境污染
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、磁力轴承的应用实例
1.机床中的应用 在机床主轴中的应用有限,属试用性质。
(1)精密机床主轴
法国S2M公司制造了采用5自由度控制磁力轴承支承的精密主轴,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公司由主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.精密仪器中的应用
英国国家物理实验室研制了采用磁浮导轨的自动分辨测量仪,在lkHz的频带内,支承刚度为175N/gm,分辨率达0.1nm。
3.泵类中的应用
(1)血液泵
日本东京大学与NTN公司合作研制的磁力轴承血液泵。主轴由5自由度主动控制型磁力轴承支承,进口径向轴承的承载能力为18N,出口轴承径向承载能力为22N,推力轴承的承载能力为9.2N。
(2)循环泵 法国SEP公司采用S2M公司的主动型磁力轴承研制开发出火箭发动机用液氧、液氢循环泵。
4.空间技术中的应用
日本NAL&MELCO和NAL&TOSIBA公司用主动型磁力轴承支承空间姿态控制惯量轮。
5.物理实验中的应用
(1)高精密粒子束变换器 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公司制造的中子选择器,采用单自由度被动型磁力轴承支承转子,转速为36000r/min
一:我们所说的压力轴承是生活中的一个术语,在专业轴承里面的不是这样叫的,专业的应该称之为推力轴承。二:推力轴承所包含的型号有:推力球轴承、圆锥滚子轴承、推力滚子轴承、推力滚针轴承等等。推力球轴承和深沟...
SKF轴承,INA轴承,FAG轴承,NSK轴承,NTN轴承,NACHI轴承,IKO轴承等这些进口轴承 是生产那种轴承的?
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径向磁力轴承的正交偏心耦合研究
分析了C型8极径向磁力轴承的耦合问题.运用ANSYS分析软件对磁力轴承在转子正交方向的偏心进行了耦合数值计算与分析,得到不同磁极通电情况下耦合力和正交方向偏心距之间的变化规律.
永磁体磁力轴承在空调主机中的应用
介绍了永磁体磁力轴承的工作原理:将永磁体与其他部件组合,产生一个偏向磁悬浮合力,以克服水平转轴及其上所有附件的总重力,继而减少摩擦及能量损失、减振降噪、延长轴承寿命。针对空调主机常用的电动机与设备的两种连接方式,给出了具体的结构示意图。
磁力轴承利用电磁力将被支承件稳定悬浮在空间,消除了支承件与被支承件之间的机械接触。磁场是磁力轴承实现磁悬浮的物理介质,其分布规律和特征从本质上决定了磁力轴承的整体性能,然而由于常规磁场传感技术的局限性,以往的研究仅对磁力轴承磁场进行了理论分析和单点静态测量,难以获得磁场全面真实的分布和变化规律,导致磁力轴承的机械结构和控制系统设计存在模型失真甚至失效问题,制约了磁力轴承整体性能的进一步提高。本项目提出将基于磁光效应的光纤光栅传感技术应用于磁力轴承磁场测量,针对磁力轴承磁场空间和时变非线性特征,建立磁场三维动态模型,针对磁力轴承磁场测量要求建立光栅传感机制,设计磁场光栅传感器,提出传感布点优化策略,开发针对磁光效应解调的传感复用技术,构建磁力轴承磁场分布式传感网络,开发在线测量数据与理论模型的信息融合技术,提出多点在线测量数据的拟合算法,突破磁力轴承磁场分布式在线测量问题。
磁力轴承利用电磁力将被支承件稳定悬浮在空间,消除了支承件与被支承件之间的机械接触。磁场是磁力轴承实现磁悬浮的物理介质,其分布规律和特征从本质上决定了磁力轴承的整体性能。本项目针对磁力轴承典型工作状态,包括启动、稳定悬浮、匀速/加速/减速旋转、失稳等,提取磁场的空间和时变特征,建立磁力轴承在典型工况下的磁场空间和动态分布模型并求解;建立了基于光纤光栅的磁力轴承磁场传感机制,设计了薄片型超磁致伸缩-光纤光栅磁场传感器并进行了性能参数测试和标定;构建了磁力轴承磁场测量平台,在静态、旋转和动态三种典型工况下实现了气隙磁通密度的在线测量,结果表明:静态磁场测量中,两个传感器的测量范围为0.235T-0.403T,灵敏度分别为1144.512pm/T和 951.162pm/T,满足磁力轴承磁场测量要求;基于从静态磁场测量获取的传感器性能参数,旋转磁场和动态磁场测量值与理论分析基本一致,其误差分别不超过15%和6%,表明基于光纤光栅的薄片型超磁致伸缩磁场传感器可稳定用于磁力轴承磁场的在线多点测量,且具有一定的测量准确度,突破了磁力轴承分布式在线测量问题。 2100433B
用电场力悬浮的为静电轴承,用磁场力悬浮的为磁力轴承,用电场力和磁场力共同悬浮的为组合式轴承。后一种轴承既有电极又有磁极,在电路连接上使电容和电感相互对应调谐,其刚度比前两者要高得多,而最大力所对应的位移却很小。