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磁力轴承的不同类型分类及应用

http://www.wujin.hc360.com2017年05月31日11:00 来源:中国汽车轴承网T|T

    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。

    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。

    经验证明,增加磁铁厚度和采用软磁钢极靴结构,对提高轴承的承载能力是有效的。值得特别注意的是,永磁轴承无论取哪种永磁材料和任何结构形式,都有一最大尺寸限制,一旦超过该尺寸,轴承就不能支承其自身的重量。所以,永磁轴承不能设计得过大。

    2.被动式交流激励型磁力轴承:

    推力轴承,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。

    磁力轴承的应用

    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。

    PS: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。这种轴承近年来发展很快,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。

责任编辑:许月华

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