磁悬浮轴承及其应用

展望
磁悬浮轴承特有的优点使之在现代化能 源动力，新能源领域、机床领域、航空航 天都有广泛的应用。可以预见磁悬浮轴承 在近几年将会成为世界各国研究的热点， 也将会越来越广泛地被应用于现代化的高 科技领域。
补充：航空发动机双轴结构简介
双轴发动机的优点 : ①可防止压气机喘振 ②在低转速工作时耗油率更低 ③加速性良好 ④可采用功率较小的起动机
假设转子是完全对称的刚性转子,根据质心运动方程有:
磁悬浮轴承的应用
高速精密机床
配有数控式磁轴承的铣床主轴，用于高速铣削，转速 40000r/min,切削功率40kw。
磁悬浮轴承的应用
高温气冷堆
国家十五“863”计划 重点项目——“高温气 冷实验堆氦气透平发 电系统”，采用直接 循环氦气透平发Байду номын сангаас系 统替代了原有的蒸汽 透平循环发电系统。
Rotor
+/位置信息
• 磁悬浮轴承具有负刚度，开环不稳定。
磁悬浮轴承优缺点
• 优点： 无直接机械接触，不需润滑，摩擦阻力小 环境适应性好，转速高 使用寿命长,结构可多样化
•
缺点： 需要很大的电场强度 技术未十分成熟 应用尚未广泛
磁悬浮转子主轴的总体结构
1-辅助轴承 2-径向传感器 3-前径向轴承 4-推力轴承 5-高频电机 6-转子 7后径向轴承 8-轴向传感器
磁悬浮轴承的应用
飞轮储能系统
主要采用基于真空磁 悬浮的飞轮储能技术， 在真空环境中，利用 飞轮旋转所储存的动 能，持续转化成电力。 为关键负载提供不间 断的电力保障，实现 了从化学储能到机械 储能的转变。
磁悬浮轴承的应用
新一代航空发动机 ——多电发动机
用磁轴承取 代传统的滚 动轴承是多 电发动机的 关键技术之 一。
图中前径向轴承3和后径轴承7制约径向两个平动和转动，轴向 轴承4制约轴向运动。整个主轴装有五个涡流式传感器。
磁悬浮刚性转子系统动力模型建立
如图所示为磁力轴承支承的转子受力情况，在六个 自由度中，其中五个自由度受磁力轴承控制，因此 是多变量系统。建立如图中所示的坐标系，C为转 子质心，Z轴沿转子轴向，正方向如图所示。
磁悬浮轴承及其应用
磁悬浮轴承
• 利用可控电流 在电磁铁上产 生非接触的可 控电磁力来控 制转子在空间 中的位置，使 轴承没有物理 的接触。
径向轴承示意图
定子
电磁体
电磁力
间隙 = 0.5 mm
转子
重力
F
推力轴承示意图
电磁体
位置传感器
转子
单自由度控制系统示意图
中继放大器 电磁体 传感器 信号处理 设定 PID控制器
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