Sulli小蘇：今天詳細介紹下磁力軸承。磁軸承具有機械磨損小、能耗低、噪聲小、壽命長、無需潤滑、無油汙染的特點，特別適用高速、真空、超淨等特殊環境。
磁軸承是一種應用轉子動力學、機械學、電工電子學、控制工程、磁性材料、測試技術、數字信號處理等綜合技術,通過受控磁場力將轉子和軸承分開,實現無機械接觸的新型高性能軸承。可廣泛用於機械加工、渦輪機械、航空航天、真空技術、轉子動力學特性辨識與測試等領域，被公認為極有前途的新型軸承。
與傳統滾珠軸承、滑動軸承以及油膜軸承相比，由於不存在機械接觸，磁軸承具有機械磨損小、能耗低、噪聲小、壽命長、無需潤滑、無油汙染的特點，特別適用高速、真空、超淨等特殊環境。轉子可以達到很高的運轉速度，其轉速只受轉子材料強度的限制，功耗和噪聲極低，能適用於多種複雜的應用環境。磁軸承的另一個突出優點是轉子運行狀態可以由控制系統實時檢測，可以在線評估不平衡大小並能對不平衡進行主動控制，從而使轉子系統的控制達到很高的精度。磁軸承具有的這些特點，使它在很多應用領域內與傳統滾動軸承、油膜軸承以及氣體軸承相比具有明顯的優越性。
磁力軸承的分類方法頗多，按結構可分為軸向型、徑向型和徑向止推型；按作用力可分為吸引式和排斥式；按接觸方式可分為完全非接觸型和部分接觸型；按電磁鐵類型可分為超導式、交流控制式和直流控制式；
按照磁力的提供方式可分為如下三大類：
（1）有源磁軸承也稱為主動磁軸承，磁場是可控的，通過檢測被懸浮轉子的位置，由控制系統進行主動控制實現轉子懸浮；
（2）無源磁軸承也稱為被動磁軸承，以永磁體或超導體實現對轉子部分自由度的支承；
（3）混合磁軸承(永磁偏置)，其機械結構中包含了電磁鐵和永磁體或超導體。
無源磁力軸承由永久磁鐵提供磁力，也稱被動磁力軸承，當永久磁鐵和電磁鐵共同提供磁力時得到的軸承稱混合磁力軸承；當磁力軸承用作動力吸振器時，稱之為電磁動力吸振器。
磁軸承利用電磁鐵和鐵磁材料之間的吸力實現轉子的無接觸懸浮，如果電磁鐵中通過的是恆定勵磁電流，則轉子屬於不穩定系統，微小的擾動就能使轉子偏離平衡位置而無法復原，因此，必須對磁軸承施加主動控制才能使轉子穩定工作。
兩種典型的磁性軸承
1、永磁型磁性軸承
永磁型磁性軸承是由永久磁鐵製成的，可做成各種形狀。軸承的承載能力和剛度決定於永磁材料的種類，磁極的形狀、面積、厚度和配置方式，軸承間隙，以及軟磁鋼部分的尺寸。這種軸承的理論計算十分困難，常採用“實驗相似法”進行結構設計。即用實驗方法確定幾種典型軸承結構，測出其承載能力、剛度值。新設計軸承只要取相同的材料，結構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徵尺寸的平方成比例等。
2、被動式交流激勵型磁性軸承
推力軸承通常都是成對組合式，每個軸承就是一個電磁鐵。鐵心幾何形狀一般為E形、U形或圓環形。調諧方式分串聯和並聯兩種。
磁軸承系統組成
磁軸承系統是由以下五部分組成：控制器、轉子、電磁鐵、傳感器和功率放大器。其中最為關鍵的部件就是控制器。控制器的性能基本上決定了整個磁懸浮軸承系統的性能。控制器的控制規律決定了磁軸承系統的動態性能以及剛度、阻尼和穩定性。
控制器又分為兩種：模擬控制器和數字控制器。雖然國內目前廣泛採用的模擬控制器雖然在一定程度上滿足了系統的穩定性，但模擬控制器與數字控制器相比有以下不足：
1、調節不方便；
2、難以實現複雜的控制；
3、不能同時實現兩個及兩個以上自由度的控制；
4、互換性差，即不同的磁懸浮軸承必須有相對應的控制器；
5、功耗大、體積大等。
磁軸承要得到廣泛的應用，模擬控制器的在線調節性能差不能不說是其原因之一，因此，數字化方向是磁軸承的發展趨勢。同時，要實現磁軸承系統的智能化，顯然模擬控制器是難以滿足這方面的要求。因此從提高磁軸承性能、可靠性、增強控制器的柔性和減小體積、功耗和今後往網絡化、智能化方向發展等角度，必須實現控制器數字化。近三十年來控制理論得到飛速發展並取得了廣泛應用。
磁軸承的工作原理
利用電場力、磁場力使軸懸浮的滑動軸承。用電場力懸浮的為靜電軸承，用磁場力懸浮的為磁力軸承（見圖），用電場力和磁場力共同懸浮的為組合式軸承。後一種軸承既有電極又有磁極，在電路連接上使電容和電感相互對應調諧，其剛度比前兩者要高得多，而最大力所對應的位移卻很小。電磁軸承因軸與軸承無直接接觸，不需潤滑，能在真空中和很寬的溫度範圍內工作，摩擦阻力小，不受速度限制（有的轉速高達2300萬轉/分,線速度高達3倍音速）,使用壽命長,結構可多樣化。靜電軸承需要很大的電場強度,應用受到限制，只能在少數儀表中使用。磁力軸承具有較大的承載能力和剛度，已用於超高速列車、超高速離心機、水輪發電機、空間飛行器的角動量飛輪、流量計、密度計、功率表、真空泵、精密穩流器和陀螺儀等。隨著磁性材料和電子技術的發展，電磁軸承的應用正日益擴大。
電場力與電場強度、電位移和電極面積成正比，磁場力與磁場強度、磁感應強度和磁極面積成正比。適當選擇電場或磁場參數和幾何尺寸，可得到一定的軸承承載能力和剛度。靜電吸力或磁引力與物體間距離的平方成反比，根據安爾休定理，這種靜力學系統是靜不定的，所以除採用抗磁體或超導體的軸承外，在靜電場或靜磁場下工作的軸承是不穩定的。為使電磁軸承能穩定工作，必須採用伺服裝置或調整電路參數等方法進行控制。實際使用的電磁軸承一般由徑向軸承、推力軸承、伺服控制迴路、阻尼器、速度傳感器或位置傳感器等組成。
本文章內容由收集整理於網絡，如有侵犯到您權益，請聯繫刪除
需要了解更多進口軸承信息歡迎在評論區留言交流
想要了解軸承/滑塊的哪一方面內容都可以在評論區給小編留言
閱讀更多 東莞凌納機械 的文章
