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磁力轴承

型号:6220
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    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。近年来,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。
   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。
    2.被动式交流激励型磁力轴承
    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。
   一、特点与分类
   1.特点
    1.摩擦小,功耗低,可实现超高速运转。
    2.支承精度高,工作稳定,可靠。
    3.可在高温、深冷及真空环境下运转。
    4.结构复杂,要求条件苛刻,对环境有磁干扰,但无其他污染。
    5.完全消除磨损,理论寿命是无限的
    6.转速只受轴承材料限制
    7.精度高可达微米级
    8.功耗为普通轴承的10%
    9.阻尼、刚度可控,便于智能控制
    10.转子的运转特性可以监控和控制
    11.无润滑、密封装置,没有环境污染
   2.分类
    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。
   二、磁力轴承的应用实例
    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

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