主题：【分享】磁悬浮轴承

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，轴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。
一、概述
磁悬浮轴承是利用磁力实现无接触的新型轴承，具有无接触、不需要润滑和密封、振动小、使用寿命长、维护费用低等一系列优良品质，属于高技术领域。
二、基本原理
磁浮轴承系统主要由被悬浮物体、传感器、控制器和执行器四大部分组成。其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。下图是一个简单的磁浮轴承系统，电磁铁绕组上的电流为I，它对被悬浮物体产生的吸力和被悬浮物体本身的重力mg相平衡，被悬浮物体处于悬浮的平衡位置，这个位置也称为参考位置。假设在参考位置上，被悬浮物体受到一个向下的扰动，它就会偏离其参考位置向下运动，此时传感器检测出被悬浮物体偏离其参考位置的位移，控制器将这一位移信号变换成控制信号，功率放大器使流过电磁绕组上的电流变大，因此，电磁铁的吸力也变大了，从而驱动被悬浮物体返回到原来的平衡位置。如果被悬浮物体受到一个相上的扰动并向上运动，此时控制器和功率放大器使流过电磁场铁绕组上的电流变小，因此，电磁铁的吸力也变小了，被悬浮物体也能返回到原来的平衡位置。
三、特点
1、机械方面
磁悬浮轴承完全消除了磨损，因此，磁悬浮轴承寿命实质上是控制电路元器件的寿命，比机械接触应力疲劳寿命要长很多。另外，通过对控制电路的冗余设计或更换，理论上可获得永久的工作寿命，比机械硬件冗余或轨道更换要方便得多。磁悬浮轴承无需润滑和密封，不用相应的泵、管道、过滤器和密封件，不会因润滑剂而污染环境，特别适用于航天航空产品。磁悬浮轴承适应环境性强，能在极高或极低的温度下工作。磁悬浮轴承发热少、功耗低，仅由磁滞和涡流引起很小的磁损，因而效率高，功耗大约仅为普通轴承的1/10。磁悬浮轴承圆周转速高，轴承转速只受转子材料抗拉强度的限制。
2、控制方面
磁悬浮轴承可对转子位置进行控制。磁悬浮轴承不同于其他轴承，即使转子不在轴承中心也能支承转子，转轴可在径向和轴向自由移动。磁悬浮轴承刚度和阻尼由控制系统决定，在一定范围内不但可自由设计，而且在运行过程中可控可调，所以轴承的动态特性好。磁悬浮轴承可以自动绕惯性转子旋转，而不是绕支承的轴线转动，因此消除了质量不平衡针起的附加振动。由于磁悬浮轴承具有以上优点，所以特别适合于高速、真空、超洁净等特殊环境，在航空航天、超高速超精密加工机床、能源、交通及机器人等高科技领域具有广泛的应用前景。
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