电磁轴承

电磁轴承

电磁轴承

轴承是机械工业特别是回转机械必不可少的基本部件。现代机械工业的发展在很多工作条件下和特殊的场合中对轴承提出了许多更新、更高的要求，传统的轴承己很难或不能满足这些要求。这就促进了诸多新型回转支承的研究，电磁轴承便是其中比较成功的一种。它是利用电磁力使轴承转子稳定悬浮且轴心位置可以由控制系统控制的一种新型轴承，是一种典型的机械电子产品，其研究涉及到机械学、转子动力学、控制理论、信号处理、电磁学、电子学和计算机科学等多学科的知识。电磁轴承具有诸多传统轴承无法比拟的优点如:无接触、无摩擦磨损、无需润滑、寿命长、刚度阻尼可调等，很好地改善了高速旋转机械的工作条件，拓展了应用领域。

一．电磁轴承的基本原理及应用领域

在磁悬浮领域中，应用最广泛的就是主动磁轴承。图1是一个简单电磁轴承的组成部分及各部分的功能。传感器检测出转子偏离参考点的位移，控制器由传感器检测的位移信号计算出速度信号，由位移信号和速度信号经过一定的算法进行运算得到控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换为控制电流，控制电流在执行磁铁中改变电磁力从而使转子维持其悬浮位置不变。总之，电磁轴承是利用随转子位置变化而变化的电磁场将转子稳定的悬浮在工作点，以实现对转子无接触的稳定支承。

图1电磁轴承基本组成示意图

所谓的主动磁轴承是相对于被动磁轴承而言的，它是指电磁轴承系统的刚度、阻尼以及稳定性等轴承参数是由电磁轴承的控制规律决定的。而且这些参数可在物理极限范围内通过改变控制器参数而进行广泛的变动，亦可根据技术要求进行调节，对于控制器由数字控制系统实现的电磁轴承，甚至可以在工作过程中实现在线调节。

电磁轴承特别适合于高速、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。

二．国内外电磁轴承的发展概况

磁场和磁场力一直是人们认为比较神秘和感兴趣的一种现象。人们也很早就想到用磁场将物体悬浮起来，也一直试图利用磁体将轴承转子悬浮起来。早在1842年，Earnshow就证明了单靠永久磁体是不可能将一个铁磁体在六个自由度上都保持自由稳定的悬浮状态口为了使铁磁体实现稳定的悬浮，必须根据物体的悬浮状态不断调整磁场力的大小，即只有采用可控电磁场才能实现。1937年，

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