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磁力軸承的工作原理主要依賴于磁場(chǎng)力來(lái)支承載荷或懸浮轉(zhuǎn)子。這種軸承系統(tǒng)可以分為三種主要類型:主動(dòng)磁力軸承、被動(dòng)磁力軸承和混合磁力軸承,每種類型的工作原理各有特點(diǎn)。
1. 主動(dòng)磁力軸承
主動(dòng)磁力軸承利用可控電磁力將轉(zhuǎn)軸懸浮起來(lái)。其工作原理如下:
組成部件:主要由轉(zhuǎn)子、電磁鐵、傳感器、控制器和功率放大器等組成。電磁鐵安裝在定子上,轉(zhuǎn)子懸浮在電磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)中。
位置監(jiān)測(cè):每個(gè)電磁鐵上都裝有一個(gè)或多個(gè)傳感器,以連續(xù)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)軸的位置變化情況。
控制過(guò)程:傳感器檢測(cè)出轉(zhuǎn)子偏離參考點(diǎn)的位移后,將這一位移信息傳輸給控制器??刂破鳎ㄍǔ槲⑻幚砥鳎z測(cè)到的位移變換成控制信號(hào),然后功率放大器將這一控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制電流??刂齐娏髟趫?zhí)行電磁鐵中產(chǎn)生磁力,從而使轉(zhuǎn)子維持其穩(wěn)定懸浮位置不變。
控制精度:懸浮系統(tǒng)的剛度、阻尼以及穩(wěn)定性由控制系統(tǒng)決定,可以根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié),甚至可以在運(yùn)行過(guò)程中加以改變。
2. 被動(dòng)磁力軸承
被動(dòng)磁力軸承則沒(méi)有主動(dòng)電子控制系統(tǒng),而是利用磁場(chǎng)本身的特性將轉(zhuǎn)軸懸浮起來(lái)。其中,應(yīng)用的是由磁體構(gòu)成的永磁軸承。
工作原理:永磁軸承通過(guò)磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)力來(lái)懸浮轉(zhuǎn)子。根據(jù)磁環(huán)的磁化方向及相對(duì)位置的不同,永磁軸承有多種磁路結(jié)構(gòu),但基本的結(jié)構(gòu)包括徑向軸承和推力軸承(軸向軸承)。
穩(wěn)定性:僅采用永磁軸承通常不能獲得完全穩(wěn)定的懸浮,因?yàn)樵谝粋€(gè)坐標(biāo)方向上可能不穩(wěn)定。因此,對(duì)于永磁軸承系統(tǒng),通常需要引入外力(如電磁力、機(jī)械力等)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。
3. 混合磁力軸承
混合磁力軸承結(jié)合了主動(dòng)磁力軸承和被動(dòng)磁力軸承的特點(diǎn)。
工作原理:它利用磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)取代電磁鐵的靜態(tài)偏置磁場(chǎng),同時(shí)保留電磁鐵用于提供控制磁場(chǎng)。這樣不僅可以顯著降低功率放大器的功耗,還可以減小電磁鐵的安匝數(shù),從而縮小磁力軸承的體積并提高承載能力。
優(yōu)點(diǎn):混合式磁力軸承具有體積小、質(zhì)量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn),適合于微型化、體積小的應(yīng)用場(chǎng)合。
綜上所述,磁力軸承通過(guò)磁場(chǎng)力實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的懸浮和支承,不同類型的磁力軸承在結(jié)構(gòu)和工作原理上各有特色,但共同點(diǎn)是都利用了磁場(chǎng)力的特性來(lái)達(dá)到無(wú)接觸、無(wú)摩擦的支承效果。
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