磁悬浮轴承的原理
3页1、磁悬浮轴承的原理王养丽( 西安武警工程学院物理教研室, 西安 三桥 710086)( 收稿日期: 2000-02-16; 修回日期: 2000-05-15)摘 要 本文介绍国内外磁悬浮轴承技术的发展历史现状, 以及它的物理原理.关键词 磁悬浮轴承; 电磁力; 基本原理THE PRINCIPLE OF MAGNETIC SUSPENSION BEARINGWang YangLi(Engineering College of Armed Police Force,Xian. 710086)Abstract T his paper introduces the physical principle and the development andresearch status of magnetic suspension bearing.Key Words magnetic suspersion bearing; electromagnetic force; principle磁悬浮轴承也称电磁轴承或磁力轴承, 是利用磁场力将轴承无机械摩擦、 无润滑地悬浮在空间的一种新型高性能轴承。由于它具有
2、一系列独特的优点, 近年来对其研究颇 为重视。又因为磁悬浮轴承技术涉及多个领域, 多项技术的交织在其中表现突出, 研究和 开发利用的难度较大, 对其研究力度正在进一步加强。1 磁悬浮轴承概述利用磁力使物体处于无接触悬浮状态的 设想由来已久, 但实现起来并不容易。早在1842 年, Earnshow 就证明: 单靠永久磁体是 不能将一个铁磁体在所有 6 个自由度上都保持在自由稳定的悬浮状态的。 然而, 真正意义上的磁悬浮研究是从本世纪初的利用电磁相吸原理的悬浮车辆研究开始的。 1937 年, Kenper 申请了第一个磁悬浮技术专利, 他认为要使铁磁体实现稳定的磁 悬浮, 必须根据物体的悬浮状态不断的调节磁场力的大小, 即采用可控电磁铁才能实现, 这一思想成为以后开展磁悬浮列车和磁悬浮轴承研究的主导思想。伴随着现代控制理论 和电子技术的飞跃发展, 本世纪 60年代中期对磁悬浮技术的研究跃上了一个新台阶。英 国、 日本、 德国都相继开展了对磁悬浮列车的研究。磁悬浮轴承的研究是磁悬浮技术发展 并向应用方向转化的一个重要实例。据有关资料记载: 1969 年, 法国军部科研实验室 ( LRBA)
3、 开始对磁悬浮轴承的研究; 1972 年,将第一个磁悬浮轴承用于卫星导向轮的支撑35 工科物理 Vol. 10 No. 3 2000上, 从而揭开了磁悬浮轴承发展的序幕。此后, 磁悬浮轴承很快被应用到国防、 航天等各个领域。美国在 1983 年 11 月搭载于航天飞机上的欧洲空间试验仓里采用了磁悬浮轴承 真空泵; 日本将磁悬浮轴承列为 80 年代新的加工技术之一, 1984 年, S2M 公司与日本精工电子工业公司联合成立了日本电磁轴承公司, 在日本生产、 销售涡轮分子泵和机床电磁 主轴等。经过 30 多年的发展, 磁悬浮轴承在国外的应用场合进一步扩大, 从应用角度看,在高速旋转和相关高精度的应用场合磁悬浮 轴承具有极大的优势并已逐渐成为应用研究的主流。2 磁悬浮轴承工作原理磁悬浮轴承是一个复杂的机电耦合系统。 在早期的研究过程中, 它由机械系统和控 制系统两个子系统组成。计算机技术的发展为实现整个系统的智能化提供了条件, 将计算机加到系统中得到磁悬浮轴承系统。在这个系统中, 利用计算机可以更方便地从外界 拾取信号, 并对其进行智能处理, 实现轴承的稳定运行与控制。机械系统由转子和定子
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