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| 永磁軸承 |
| Passive Magnetic Bearing |
軸承是機(jī)械設(shè)備中一種重要零部件，它的主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，降低其運(yùn)動過程中的摩擦系數(shù)，滾動軸承是運(yùn)用最多的軸承，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸承課件已有介紹。在本課件介紹磁力軸承。 本課件介紹被動磁力軸承，應(yīng)用最多的是由永久磁體構(gòu)成的永磁軸承。磁力軸承是利用磁體異性相吸同性相斥的特性將轉(zhuǎn)軸懸浮起來，具有體積小、無功耗、結(jié)構(gòu)簡單特點(diǎn)。永磁軸承又可以分為斥力型和吸力型兩種。 永磁軸承一般由多個(gè)圓環(huán)型永磁體組成，圓環(huán)永磁體的磁場方向有徑向與軸向2種。徑向磁場方向垂直于圓環(huán)軸線，見圖1左圖，圓環(huán)外周是北極，圓環(huán)內(nèi)周是南極，也可以相反。軸向磁場方向平行于圓環(huán)軸線，見圖1右圖，圓環(huán)上面是北極，圓環(huán)下面是南極，也可以相反。 |
| 圖1 ?圓環(huán)的磁場方向 |
永磁軸承可做徑向軸承和軸向軸承(推力軸承)，兩種軸承都可采用吸力型或斥力型。根據(jù)磁環(huán)的磁化方向及相對位置的不同，永磁軸承有多種磁路結(jié)構(gòu)，但其最基本的結(jié)構(gòu)只有兩種。圖2是徑向磁力軸承的原理圖。 |
| 1 徑向磁力軸承 |
圖2是徑向磁力軸承的基本結(jié)構(gòu)示意圖 |
| 圖2 ?徑向磁力軸承基本結(jié)構(gòu) |
2個(gè)圓環(huán)永磁體內(nèi)外相套，外環(huán)固定在機(jī)座上，磁化方向與軸線平行；主軸穿在內(nèi)環(huán)中，是旋轉(zhuǎn)部分，磁化方向與軸線平行。在圖2中標(biāo)出了磁環(huán)的磁場方向。顯然內(nèi)環(huán)與外環(huán)是相斥的，在磁力作用下，內(nèi)環(huán)被擠在中心。由于內(nèi)環(huán)與外環(huán)沒有接觸，內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)沒有摩擦阻力與磨損。 |
| 2 ?軸向磁力軸承 |
圖3是軸向磁力軸承的基本結(jié)構(gòu)示意圖。 |
| 圖3 ?軸向磁力軸承基本結(jié)構(gòu) |
2個(gè)圓環(huán)永磁體軸向并排布置，磁化方向都與軸線平行，但2個(gè)圓環(huán)磁場方向相反。2個(gè)磁環(huán)在氣隙為同極性，圖中為S極，2個(gè)圓環(huán)受軸向推斥力。若下環(huán)固定，上環(huán)則為轉(zhuǎn)動環(huán)，上環(huán)將懸浮在下環(huán)上面，由于上環(huán)與下環(huán)沒有接觸，上環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)沒有摩擦阻力與磨損。 |
| 3??磁力軸承的多種組合形式 |
磁力軸承的組合形式很多，下面選幾種主要的形式。圖4是徑向軸承的組合，磁體中淺藍(lán)色箭頭代表磁場方向。 |
| 圖4 ?徑向軸承的多種組合 |
左圖是簡單組合，在前面已介紹過。右圖用2層磁環(huán)，作用與單環(huán)相同。 圖5是推斥力型軸向軸承的組合，也稱為磁推軸承 |
| 圖5 ?推斥力型軸向軸承的多種組合 |
左圖是簡單組合，在前面已介紹過。右圖用套裝的2個(gè)磁環(huán)，作用與單環(huán)相同。 圖6是吸引力型軸向軸承的組合，也稱為磁懸吊軸承。 |
| 圖6 ?吸引力型軸向軸承的多種組合 |
左圖是簡單組合，與圖5不同，靜環(huán)與動環(huán)磁場方向相同，2圓環(huán)相互吸引，動環(huán)在靜環(huán)作用下懸在下方，故稱為磁懸吊軸承。右圖的靜環(huán)與動環(huán)均為套裝，作用原理與單環(huán)相同 |
| 4 ?磁力軸承結(jié)構(gòu)的立體圖 |
圖7為一個(gè)徑向與軸向組合的磁力軸承模型立體圖 |
| 圖7 ?徑向與軸向組合的磁力軸承1 |
圖中左側(cè)是徑向軸承，外環(huán)永磁體固定在機(jī)座內(nèi)壁，內(nèi)環(huán)永磁體固定在主軸上，2圓環(huán)磁場方向均為軸向，而且是同向。其工作原理前面（圖2）已說明。 圖中右側(cè)是軸向軸承，左環(huán)永磁體與右環(huán)永磁體固定在機(jī)座內(nèi)壁，中部磁環(huán)固定在主軸上，磁場方向見圖中箭頭，中部磁環(huán)在左磁環(huán)與右磁環(huán)的斥力作用下保持在中間位置，其工作原理前面（圖3）已說明。 圖8是從右側(cè)看該模型。 |
| 圖8 ?徑向與軸向組合的磁力軸承2 |
圖9是另一種結(jié)構(gòu)的徑向與軸向組合軸承。 |
| 圖9 ?徑向軸向組合磁力軸承結(jié)構(gòu) |
3個(gè)外環(huán)固定在機(jī)座內(nèi)側(cè)，3個(gè)內(nèi)環(huán)固定在主軸上。外環(huán)1與外環(huán)2是軸向磁場，中間外環(huán)是徑向磁場，磁場方向見環(huán)截面色彩，藍(lán)邊是北極，紅邊是南極。內(nèi)環(huán)1與內(nèi)環(huán)2是軸向磁場，中間內(nèi)環(huán)是徑向磁場，磁場方向見環(huán)截面色彩。主軸在磁力作用下懸浮在中間，主要作用力是斥力。每個(gè)磁環(huán)受到作用力這里就不詳細(xì)介紹了。 由于永磁體價(jià)格昂貴，生產(chǎn)、安裝、維護(hù)都較麻煩，故永磁軸承多用在小型與微型機(jī)械設(shè)備中。 |
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