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上海圣彪传动skf轴承资讯之磁力轴承介绍

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。

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。

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。