磁力軸承特點(diǎn)和應(yīng)用

  磁力軸承是靠磁場(chǎng)力支承載荷或懸浮轉(zhuǎn)子的一種支承形式。這種軸承近年來發(fā)展很快，特別在高速、低摩阻、高(低)溫及真空環(huán)境下的應(yīng)用。磁力軸承與其他支承形式相比有其獨(dú)特的優(yōu)越性，很有發(fā)展前景。　　幾種典型的磁力軸承　　1．永磁型磁力軸承　　永磁型磁力軸承是由Y久磁鐵制成的，可做成各種形狀。軸承的承載能力和剛度決定于永磁材料的種類，磁JI的形狀、面積、厚度和配置方式，軸承間隙，以及軟磁鋼部分的尺寸。這種軸承的理論計(jì)算shi分困難，常采用“實(shí)驗(yàn)相似法”進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。即用實(shí)驗(yàn)方法確定幾種典型軸承結(jié)構(gòu)，測(cè)出其承載能力、剛度值。新設(shè)計(jì)軸承只要取相同的材料，結(jié)構(gòu)形式與尺寸按比例確定，其性能即可按比例求出，如承載能力與軸承特征尺寸的平方成比例等?！　?．被動(dòng)式交流激勵(lì)型磁力軸承　　推力軸承通常都是成對(duì)組合式，每個(gè)軸承就是一個(gè)電磁鐵。鐵心幾何形狀一般為E形、U形或圓環(huán)形。調(diào)諧方式分串聯(lián)和并聯(lián)兩種?！　∫?、特點(diǎn)與分類　　1．特點(diǎn)　?、倌Σ列?，功耗低，可實(shí)現(xiàn)超高速運(yùn)轉(zhuǎn)?！　、谥С芯雀撸ぷ鞣€(wěn)定，可靠?！　、劭稍诟邷?、深冷及真空環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)?！　、芙Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求條件苛刻，對(duì)環(huán)境有磁干擾，但無其他污染。　　2．分類　　磁力軸承根據(jù)其控制方式、磁能來源、結(jié)構(gòu)形式等分類。此外，還可以按磁場(chǎng)類型劃分為Y久磁鐵型、電磁鐵型和Y久磁鐵—電磁鐵混合型。也可按軸承懸浮力類型劃分為吸力型和斥力型。超導(dǎo)磁力軸承還分為低溫超導(dǎo)和高溫超導(dǎo)兩種?！　∫陨细鞣N分類中不同類型之間還存在一些特殊限制，應(yīng)特別注意?！　　　、儆来判洼S承只能是無源型(被動(dòng)型)，而無源型軸承不可能在3個(gè)方向上都穩(wěn)定，到少有1個(gè)方向應(yīng)采用有源型。　?、谥绷骷?lì)型軸承只能是有源型(主動(dòng)型)?！　、奂冸姶盆F型軸承只能是5自由度控制型軸承，其體積、質(zhì)量和功耗都比較大?！　、艹饬π痛帕S承，由于磁力利用率低，結(jié)構(gòu)較吸力型復(fù)雜，一般很少采用。　　二、磁力軸承的應(yīng)用實(shí)例　　1．機(jī)床中的應(yīng)用 在機(jī)床主軸中的應(yīng)用有限，屬試用性質(zhì)?！　?1)精密機(jī)床主軸　　法國(guó)S2M公司制造了采用5自由度控制磁力軸承支承的精密主軸，其徑向軸承的dn值為4X106mm·r／min，軸頸線速度為200m／s，推力軸承的dn值為8X106mm·r／min，止推軸頸線速度為400m／s?！　?2)超精透鏡車床　　法國(guó)S2M公司由主動(dòng)磁力軸承支承的超精透鏡車床主軸，轉(zhuǎn)速2000r／min，功率lkW，加工精度0．05ttm。　　2．精密儀器中的應(yīng)用　　英國(guó)GUO家物理實(shí)驗(yàn)室研制了采用磁浮導(dǎo)軌的自動(dòng)分辨測(cè)量?jī)x，在lkHz的頻帶內(nèi)，支承剛度為175N／gm，分辨率達(dá)0．1nm?！　?．泵類中的應(yīng)用　　(1)血液泵　　日本東京大學(xué)與NTN公司合作研制的磁力軸承血液泵。主軸由5自由度主動(dòng)控制型磁力軸承支承，進(jìn)口徑向軸承的承載能力為18N，出口軸承徑向承載能力為22N，推力軸承的承載能力為9．2N。　　(2)循環(huán)泵 法國(guó)SEP公司采用S2M公司的主動(dòng)型磁力軸承研制開發(fā)出火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用液氧、液氫循環(huán)泵。　　4．空間技術(shù)中的應(yīng)用　　日本NAL＆MELCO和NAL＆TOSIBA公司用主動(dòng)型磁力軸承支承空間姿態(tài)控制慣量輪?！　?．物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用　　(1)高精密粒子束變換器 德國(guó)Uranit公司推出了三種用磁力軸承支承轉(zhuǎn)子的粒子束變換器?！　?2)中子選擇器　　德國(guó)KFA公司制造的中子選擇器，采用單自由度被動(dòng)型磁力軸承支承轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為36000r／min