磁力軸承概念
磁力軸承幾種典型的磁力軸承
1．永磁型磁力軸承
永磁型磁力軸承是由永久磁鐵製成的，可做成各種形狀。軸承的承載能力和剛度決定於永磁材料的種類，磁極的形狀、面積、厚度和配置方式，軸承間隙，以及軟磁鋼部分的尺寸。這種軸承的理論計算十分困難，常採用“實驗相似法”進行結構設計。即用實驗方法確定幾種典型軸承結構，測出其承載能力、剛度值。新設計軸承只要取相同的材料，結構形式與尺寸按比例確定，其性能即可按比例求出，如承載能力與軸承特徵尺寸的平方成比例等。
2．被動式交流激勵型磁力軸承
推力軸承通常都是成對組合式，每個軸承就是一個電磁鐵。鐵心幾何形狀一般為E形、U形或圓環形。調諧方式分串聯和並聯兩種。
一、特點與分類
1．特點
1.摩擦小，功耗低，可實現超高速運轉。
2.支承精度高，工作穩定，可靠。
3.可在高溫、深冷及真空環境下運轉。
4.結構複雜，要求條件苛刻，對環境有磁干擾，但無其他污染。
5.完全消除磨損，理論壽命是無限的
6.轉速只受軸承材料限制
7.精度高可達微米級
8.功耗為普通軸承的10%
9.阻尼、剛度可控，便於智慧型控制
10.轉子的運轉特性可以監控和控制
11.無潤滑、密封裝置，沒有環境污染
2．分類
磁力軸承根據其控制方式、磁能來源、結構形式等分類。此外，還可以按磁場類型劃分為永久磁鐵型、電磁鐵型和永久磁鐵—電磁鐵混合型。也可按軸承懸浮力類型劃分為吸力型和斥力型。超導磁力軸承還分為低溫超導和高溫超導兩種。
以上各種分類中不同類型之間還存在一些特殊限制，應特別注意。
①永磁型軸承只能是無源型(被動型)，而無源型軸承不可能在3個方向上都穩定，至少有1個方向應採用有源型。
②直流激勵型軸承只能是有源型(主動型)。
③純電磁鐵型軸承只能是5自由度控制型軸承，其體積、質量和功耗都比較大。
④斥力型磁力軸承，由於磁力利用率低，結構較吸力型複雜，一般很少採用。
二、磁力軸承的套用實例
1．工具機中的套用 在工具機主軸中的套用有限，屬試用性質。
(1)精密工具機主軸
法國S2M公司製造了採用5自由度控制磁力軸承支承的精密主軸，其徑向軸承的dn值為4X106mm·r/min，軸頸線速度為200m/s，推力軸承的dn值為8X106mm·r/min，止推軸頸線速度為400m/s。
(2)超精透鏡車床
法國S2M公司由主動磁力軸承支承的超精透鏡車床主軸，轉速2000r/min，功率lkW，加工精度0．05ttm。
2．精密儀器中的套用
英國國家物理實驗室研製了採用磁浮導軌的自動分辨測量儀，在lkHz的頻帶內，支承剛度為175N/gm，解析度達0．1nm。
3．泵類中的套用
(1)血液泵
日本東京大學與NTN公司合作研製的磁力軸承血液泵。主軸由5自由度主動控制型磁力軸承支承，進口徑向軸承的承載能力為18N，出口軸承徑向承載能力為22N，推力軸承的承載能力為9．2N。
(2)循環泵 法國SEP公司採用S2M公司的主動型磁力軸承研製開發出火箭發動機用液氧、液氫循環泵。
4．空間技術中的套用
日本NAL&MELCO和NAL&TOSIBA公司用主動型磁力軸承支承空間姿態控制慣量輪。
5．物理實驗中的套用
(1)高精密粒子束變換器 德國Uranit公司推出了三種用磁力軸承支承轉子的粒子束變換器。
(2)中子選擇器
德國KFA公司製造的中子選擇器，採用單自由度被動型磁力軸承支承轉子，轉速為36000r/min
主動式交流激勵型
主動式磁力軸承即有源型磁力軸承，主要特點是有敏感軸心偏移位置感測器和反饋系統，或者伺服控制系統。有交流激勵型和直流激勵型兩種。主動式交流激勵型磁力軸承的信號反饋方法，通常採用電感－電容電橋電路、電感－電阻電橋電路差動變壓器、求和電阻、相位飄移電路和比較時間滯後效應等形式。 軸承的控制方式分為脈衝式和時分時兩種。兩種控制方式都是利用軸承激勵線圈交替地作為位移感測器和力發生器。所不同的是脈衝式控制是將預定幅值和寬度的恆定脈衝電流饋入線圈，從而產生承載能力。脈衝數越多，承載能力越高。時分式控制使改變線圈中直流電流大小，從而產出大小不同的承載能力，電流越大，承載能力越高。
主動式直流激勵型
主動式直流激勵型磁力軸承都是有源的，其控制系統由下列部分組成。
