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磁悬浮轴承如何工作?

作者:机械圈日期:2022-05-19浏览:194分类:机械设计

磁悬浮轴承(Magnetic Bearing) 是利用磁力作用将转子悬浮于空中,使转子与定子之间没有机械接触。其原理是磁感应线与磁浮线成垂直,芯与磁浮线是平行的,所以转子的重量就固定在运转的轨道上,利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑,形成整个转子悬空,在固定运转轨道上。

与传统的滚动轴承滑动轴承以及油膜轴承相比,磁轴承不存在机械接触,转子可以运行到很高的转速,具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点,特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中。磁悬浮事实上只是一种辅助功能,并非是独立的轴承形式,具体应用还得配合其它的轴承形式,例如磁悬浮+滚珠轴承、磁悬浮+含油轴承、磁悬浮+汽化轴承等等。

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。磁悬浮轴承与其他支承形式相比有其独特的优越性,非常有发展前景。

磁悬浮轴承如何工作?

磁悬浮轴承如何工作?

电磁铁布置成径向轴承和轴向轴承的形式,并提供磁拉力以抬起旋转机器的转轴。电磁铁中的电流由一个精确的数字式控制柜调节,提供磁力随时应对外部负载的变化以保持转轴良好居中。这样,转轴被无接触抬起,而且轴承的刚度和阻尼均可由一个数字式控制柜来调节。这些特点增强了高速旋转机器的性能,使设备具有高可靠性、低能耗的显著特点。

磁悬浮轴承如何工作?
磁悬浮轴承如何工作?

电气原理

图为一简单磁悬浮系统,它是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成,其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上,转子受到一个向下的扰动,就会偏离其参考位置,这时传感器检测出转子偏离参考点的位移,作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号。

然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流,控制电流在执行磁铁中产生磁力,从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此,不论转子受到向下或向上的扰动,转子始终能处于稳定的平衡状态。

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