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磁悬浮轴承的工作原理及分类

发布于:2014-09-03 08:13来源:未知 作者:www.hb10fen.com点击:
磁悬浮轴承的工作原理及分类
 
根据磁场性质的不同,将磁悬浮轴承分为被动磁悬浮轴承PassiveMagnetic
Bearing、主动磁轴ActiveMagneticBearing和混合磁悬浮轴承HybridMagneticBearing,对于被动磁悬浮轴承,其磁力由磁铁或恒定直流电流作用下的软磁材料提供,其磁场是不可控的;而对主动磁悬浮轴承,磁场是可控的,其磁力由交流线圈产生的磁场提供,或由磁铁和交流线圈的混合磁场提供,从而使其磁力可控,因而在目前得到了广泛的研究和应用;混合磁悬浮轴承,其结构中既有电磁铁,又有永磁体或超导体,其结构复杂程度、成本、性能在有源磁悬浮轴承和无源磁悬浮轴承之间。
主动磁悬浮轴承一利用可控电磁力将转轴悬浮起来,主要由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成引。其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。电磁铁安装在定子上,转子悬浮在按径向对称放置的电磁铁所产生的磁场中,每个电磁铁上都安装有一个或多个传感器,以连续监测转轴的位置变化情况,电磁铁绕组上的电流为厶它与转子的吸力和转子的重力mg相平衡,使转子处于悬浮的平衡位置,也称参考位置。假设在参考位置上,转子受到扰动,就会偏离其参考位置运动,此时传感器检测出转子偏离其参考位置的位移,控制器将这一位移信号变换成控制信号,功率放大器调节电磁绕组上的电流,来改变电磁铁的吸力,从而驱动转子返回到原来的平衡位置使转轴在稳定平衡状态下运转,并达到一定的精度的要求。
被动磁悬浮轴承一被动磁悬浮轴承与主动磁悬浮轴承的不同在于,前者没有主动电子控制系统,而是利用磁场本身的特性将转轴悬浮起来。
混合磁悬浮轴承一混合磁悬浮轴承是在主动磁悬浮轴承、和被动磁悬浮轴承以及其他一些辅助支撑和稳定结构基础上形成的一种组合式磁悬浮轴承系统。它是利用磁铁产生的磁场取代电磁铁的静态偏置磁场,因此电磁铁只是提供平衡负载或外界干扰。
 
 
 
磁悬浮轴承的特点
 
磁悬浮轴承实现了无机械接触和电子控制,它与普通轴承相比具有以下特点。
1由于磁悬浮轴承具有无接触、无润滑以及无磨损等特点,它可以用于真空技术、净室及无菌车间以及腐蚀介质或非常纯净介质的传输。
2完全消除了磨损。因此,磁悬浮轴承寿命实质上是控制电路元件的寿命,比机械接触应力疲劳寿命要长的多。另外,通过对控制电路的冗余设计或更换,理论上可获得性工作寿命。
3无需润滑和密封。磁力磁悬浮轴承不用相应的泵、管道、过滤器和密封件,不会因润滑剂而污染环境,特别适合航空航天产品。
4耐环境性强。磁悬浮轴承能在极高或极低的温度.253,--+150’C下工作。
5发热少、功耗低。磁悬浮轴承仅由磁滞和涡流引起很小的磁损,因而效率高,功耗大约仅为普通轴承的1/10。
6圆周速度高。磁悬浮轴承转速只受转子材料抗拉强度的限制,因此磁力轴承圆周速度高。
另外,磁悬浮轴承在机床高速切削应用上还具有以下功能和特点:
1切削力监控,可实现加工中刀具损坏、碰撞察觉;2由于其刚度和阻尼的可控性,可以实现大变速范围内的平稳运行;3通过可控的轴心偏移,实现实时刀具补偿。
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