磁悬浮轴承及其应用
磁悬浮轴承
• 利用可控电流 在电磁铁上产 生非接触的可 控电磁力来控 制转子在空间 中的位置，使 轴承没有物理 的接触。
径向轴承示意图
定子
电磁体
电磁力
间隙 = 0.5 mm
转子
重力
F
推力轴承示意图
电磁体
位置传感器
转子
单自由度控制系统示意图
中继放大器 电磁体 传感器 信号处理 设定 PID控制器
假设转子是完全对称的刚性转子,根据质心运动方程有:
磁悬浮轴承的应用
高速精密机床
配有数控式磁轴承的铣床主轴，用于高速铣削，转速 40000r/min,切削功率40kw。
磁悬浮轴承的应用
高温气冷堆
国家十五“863”计划 重点项目——“高温气 冷实验堆氦气透平发 电系统”，采用直接 循环氦气透平发电系 统替代了原有的蒸汽 透平循环发电系统。
图中前径向轴承3和后径轴承7制约径向两个平动和转动，轴向 轴承4制约轴向运动。整个主轴装有五个涡流式传感器。
磁悬浮刚性转子系统动力模型建立
如图所示为磁力轴承支承的转子受力情况，在六个 自由度中，其中五个自由度受磁力轴承控制，因此 是多变量系统。建立如图中所示的坐标系，C为转 子质心，Z轴沿转子轴向，正方向如图所示。
磁悬浮轴承的应用
飞轮储能系统
主要采用基于真空磁 悬浮的飞轮储能技术， 在真空环境中，利用 飞轮旋转所储存的动 能，持续转化成电力。 为关键负载提供不间 断的电力保障，实现 了从化学储能到机械 储能的转变。
磁悬浮轴承的应用
新一代航空发动机 ——多电发动机
用磁轴承取 代传统的滚 动轴承是多 电发动机的 关键技术之 一。
展望
磁悬浮轴承特有的优点使之在现代化能 源动力，新能源领域、机床领域、航空航 天都有广泛的应用。可以预见磁悬浮轴承 在近几年将会成为世界各国研究的热点， 也将会越来越广泛地被应用于现代化的高 科技领域。
补充：航空发动机双轴结构简介
双轴发动机的优点 : ①可防止压气机喘振 ②在低转速工作时耗油率更低 ③加速性良好 ④可采用功率较小的起动机
谢谢
Rotor
+/位置信息
• 磁悬浮轴承具有负刚度，开环不稳定。
磁悬浮轴承优缺点
• 优点： 无直接机械接触，不需润滑，摩擦阻力小 环境适应性好，转速高 使用寿命长,结构可多样化
•
缺点： 需要很大的电场强度 技术未十分成熟 应用尚未广泛
磁悬浮转子主轴的总体结构
1-辅助轴承 2-径向传感器 3-前径向轴承 4-推力轴承 5-高频电机 6-