文 献 综 述

一.课题研究背景及意义

磁悬浮轴承(Magnetic Bearing)是以磁力为动力，将转子悬浮于空中，使转子与定子之间没有机械接触，从而避免摩擦。其原理是磁感应线与磁浮线成垂直，轴芯与磁浮线是平行的，所以转子的重量就固定在运转的轨道上，再利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑，形成整个转子的悬空，在固定运转轨道上。与传统的滚珠轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，磁轴承不存在机械接触，故而没有相对的摩擦,转子可以运行到很高的转速，具有机械磨损小、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中。近年来，随着国际对于磁悬浮技术的不断追索与深入研究，磁悬浮轴承技术也得到了长足发展，磁悬浮事实上只是一种辅助功能，并非是独立的轴承形式，具体应用还得配合其它的轴承形式，例如磁悬浮 滚珠轴承、磁悬浮 含油轴承、磁悬浮 汽化轴承等等。磁悬浮轴承的诸多优势，必将成为将来轴承模式的领军者，因此，对磁悬浮轴承的研究对现代工业具有重要意义。本课题以此为背景，研究电磁偏置径向磁悬浮轴承设计。

二.磁悬浮轴承研究国内外现状

目前在国外研究比较活跃的科研院校有瑞士联邦理工学院、美国维吉尼亚大学、美国的NASA、马里兰大学、日本东京大学和千叶大学等。在企业方面,西方国家已有几十家公司在生产与磁悬浮轴承相关的产品,并且已经有公司进军中国市场,在制造磁悬浮轴承产品方面,国外主要有瑞士的Mesoc、法国的S2M公司(已被瑞典的SKF公司收购)和IBAG公司、以及CALNETIX公司、加拿大的RE-VOLVE公司、芬兰ABS公司、德国的LEVITEC公司、日本的精工、俄罗斯的OKBM公司等。

我国在磁悬浮轴承相关领域的研究工作起步较晚,进展较缓慢,远远落后于国外。不过相关研究一直在高校和企业中开展,并在理论分析方面取得了许多研究成果,产品应用则刚刚起步。

朱熀秋[1]介绍了永磁偏置径向-轴向磁悬浮轴承结构示意图及悬浮力产生的机理,用等效磁路法对永磁和励磁混合磁轴承的磁路进行了计算,得出了最大承载力的条件和数学表达式,给出了参数设计和计算方法.

梅磊[2]利用有限元分析软件对设计结果进行了电磁场仿真.实验结果表明:基于此方法设计出的永磁偏置型径向磁悬浮轴承具有良好的悬浮特性.给出了转轴在20000 r/min时的径向位移波形及控制绕组中的电流波形.

赵旭升[3]研究了一种永磁偏置径向磁轴 承,该磁轴承结构简单、控制方便,偏置永磁体采用嵌入式,装在控制线圈之间,磁路完全在轴承内部闭合,漏磁较小。研究了其结构,分析了悬浮力产生机理,进 行了有限元仿真分析。研究结果表明,该磁轴承控制方便,动静态性能良好,在飞轮储能、超高速电机等领域具有广阔的应用前景。

张广明，王德明[9]介绍了一种全悬浮永磁偏置磁悬浮轴承电机系统。该系统由永磁偏置轴向一径向磁悬浮轴承、永磁 偏置径向磁悬浮轴承及高速电机组成，给出了两种磁悬浮轴承的结构并分析了其工作原理。实验证明由这两种磁悬浮轴承组成的磁悬浮轴承系统具有良好的悬浮性 能，给出了20000r／min时转子铁心的位移波形以及控制绕组中的电流波形。