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磁悬浮轴承运行时不产生摩擦且无需润滑

作者:19746g 时间:2023-04-20 00:26:55

 

磁悬浮轴承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。

据了解,磁悬浮轴承广泛用在各种工业应用中,比如发电、石油提炼、涡轮机械、泵机和飞轮储能系统。和机械轴承不同的是,这类轴承是利用磁悬浮而非物理接触来支承移动载荷的。

由于磁悬浮轴承运行时不产生摩擦且无需润滑,维护费用也低,因此正逐渐取代机械轴承,更何况这种轴承的使用寿命还更长。

根据工作方式的不同,磁悬浮轴承可以分为两种类型:有源磁轴承(AMB)或无源磁轴承(PMB)。有源磁轴承依靠铁磁材料和电磁体(线圈和铁芯)之间的吸引力起作用。无源磁轴承依靠永磁体(PM)之间和/或传导面与永磁体之间的排斥力起作用。

 

有源磁悬浮轴承由一个静止零件定子和一个旋转零件转子构成,定子包含电磁体和位置传感器,转子围绕轴旋转。在正常工作条件下,理想的情况是,转子位于中心,与定子相隔一定的间隙,且间隙长度相等。

不过,在有源磁悬浮轴承遇到干扰时,转子的位置会受控于一个闭环反馈系统。传感器测量出转子的位置发生变化,随后将之传送到数字控制器。数字控制器处理好数据后,将信号传送给功率放大。后者重新调整电磁体的电流,推动转子回到原来的位置。

为了重新调整有源磁悬浮轴承转子,设计人员必须要知道转子处于不同偏移位置时的磁力以及相应的电流,这一点很重要。

有源磁悬浮轴承的优点是能主动控制转子的位置,但与此同时,这也造成电子电路功耗较大,运行成本较高。当然,我们可以通过优化电磁体的设计,降低运行所需的功率,从而减少运行成本。

在模拟包括定子和转子在内的有源磁悬浮轴承时,途径是使用“AC/DC模块”中的旋转机械,磁接口。这个模拟过程与发电机或电动机的模拟非常相似。使用磁场接口可以模拟永磁体和导电线圈。

一般的高速电机轴承是指速度达到60米每秒的轴承。在滑动轴承中,液体静轴承、液体动轴承、气体静轴承、气体动轴承都适合高速旋转。

轴承的高速、中速、低速不是以转速定的,而是以线速度定的。而小轴承动不动就几万转但却不算高速轴承,而特大轴承几百转却就算高速电机轴承。

一般的滚动轴承适应低中速度的旋转,如果使用滚动轴承高速旋转需要特殊的要求。以上的轴承都是在国标中很容易查到到的轴承,可以根据使用的载荷等因素合理选择其型号。

如果速度在5到60米每秒之间的话就算不上高速电机轴承,一般的轴承只要能润滑基本都能满足。

如果在一些特殊的场合使用速度更高的轴承,比如,在高速切削机床或者精密加工等机床使用的高速电机轴承还可以使用陶瓷轴承、电力、磁力轴承等特殊的轴承,不过需要与专业的厂家联系。