非接觸式磁力軸承：設備、功能、優點和缺點

說到磁力軸承或非接觸式懸架，我們不能不注意到它們的卓越品質：不需要潤滑，沒有摩擦部件，因此沒有摩擦損失，振動水平極低，相對速度高，能耗低，自動控制和軸承監控系統、密封能力。

所有這些優勢使磁力軸承成為許多應用的最佳解決方案：用於燃氣輪機、低溫技術、高速發電機、真空設備、各種金屬切割機和其他設備，包括高精度和高速（約 100,000 rpm），其中沒有機械損失、干擾和錯誤很重要。

基本上，磁軸承分為兩種類型：被動磁軸承和主動磁軸承。被動式磁力軸承製造 基於永磁體，但這種方法遠非理想，因此很少使用。主動軸承開啟了更靈活和更廣泛的技術可能性，其中磁場由繞組中的交流電產生。

非接觸式磁力軸承的工作原理

主動磁懸浮或軸承的運行基於電磁懸浮原理——利用電場和磁場進行懸浮。在這裡，軸在軸承中的旋轉發生在表面彼此沒有物理接觸的情況下。因此，完全排除了潤滑，並且仍然不存在機械磨損。這提高了機器的可靠性和效率。

專家還指出了監測轉子軸位置的重要性。傳感器系統持續監測軸的位置，並通過調節定子的定位磁場向自動控制系統提供信號進行精確定位——通過調節輸入端的電流來增強或減弱軸所需一側的吸引力主動軸承的定子繞組。

兩個錐形主動軸承或兩個徑向和一個軸向主動軸承允許轉子在空氣中無接觸地懸掛。雲台控制系統連續工作，可以是數字式或模擬式。這提供了高保持強度、高負載能力和可調節的剛度和減震功能。該技術使軸承能夠在低溫和高溫、真空、高速以及對無菌要求更高的條件下工作。

主動式非接觸式磁力軸承裝置

由上可知，主動磁懸浮系統的主要部件有：磁懸浮軸承和自動電控系統。電磁鐵始終從不同的側面作用在轉子上，它們的作用受控於電子控制系統。

徑向磁力軸承轉子配有鐵磁板，定子繞組的保持磁場作用於鐵磁板，因此轉子懸浮在定子中心而不接觸定子。電感式傳感器監測位置轉子在任何時候。與正確位置的任何偏差都會產生一個信號，該信號被發送到控制器以使轉子返回到所需位置。徑向間隙可以在 0.5 和 1 毫米之間。

磁性支撐軸承以類似的方式發揮作用。環形電磁鐵連接到牽引盤軸上。電磁鐵位於定子上。軸向傳感器位於軸的末端。

為了在機器停止期間或保持系統發生故障時可靠地保持機器的轉子，使用了安全球軸承，這些軸承被固定，使得它們與軸之間的間隙設置為等於磁力軸承的一半.

自動控制系統位於機櫃內，負責根據來自轉子位置傳感器的信號正確調製流過電磁鐵的電流。放大器的功率與電磁鐵的最大強度、氣隙的大小以及系統對轉子位置變化的反應時間有關。

非接觸式磁力軸承的可能性

徑向磁力軸承中的最大可能轉子速度僅受鐵磁轉子板抵抗離心力的能力的限制。通常圓周速度的極限是 200 m/s，而對於軸向磁力軸承，極限是受限位器鑄鋼阻力的限制——普通材料為 350 m/s。

應用的鐵磁體還決定了軸承在相應的軸承定子直徑和長度下可以承受的最大載荷。對於標準材料，最大壓力為 0.9 N / cm2，低於傳統的接觸軸承，但負載損失可以通過增加軸直徑的高圓周速度來補償。

主動磁懸浮軸承的功耗不是很高。軸承中最大的損耗是由渦流引起的，但這比在機器中使用傳統軸承時損耗的能量少十倍。不包括聯軸器、熱障和其他裝置，軸承可在真空、氦氣、氧氣、海水等條件下有效工作。溫度範圍從-253°C到+450°C。

磁浮軸承的相對缺點

同時，磁浮軸承也有缺點。

首先，必須使用輔助安全滾動軸承，最多可承受兩次故障，之後必須更換新的。

其次，自動控制系統複雜，一旦出現故障，維修難度大。

第三，軸承定子繞組的溫度在大電流時升高——繞組升溫，它們需要自己冷卻，最好是液體冷卻。

最後，非接觸軸承的材料消耗高，因為軸承表面必須很大才能支撐足夠的磁力——軸承的定子鐵芯又大又重。加上磁飽和現象。

但是，儘管存在明顯的缺點，磁力軸承現在仍被廣泛使用，包括在高精度光學系統和激光裝置中。不管怎樣，自上世紀中葉以來，磁力軸承一直在改進。