应用于电磁偏置型磁悬浮轴承的恒流源的设计(适合电气B方向)文献综述
2020-04-10 14:40:30
磁悬浮轴承与传统的滚珠轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比,磁轴承不存在机械接触,转子可以运行到很高的转速,具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点,它是利用磁力作用将转子悬浮于空中,使转子与定子之间没有机械接触。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,利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑,形成整个转子悬空,在固定运转轨道上。特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中。
目前已有十几家电磁悬浮轴承的新公司诞生,几十家已有的公司在生产与电磁悬浮轴承有关的产品,并且有公司开始将产品向中国市场。
有理由相信,未来磁浮轴承在数量上和型号上的应用将不断增长,因为机械运转的速度、负荷、温度、无油的实现,电磁悬浮轴承是最好的解决之道。随着电子元件的集成化以及控制理论和转子动力学的发展,经过多年的研究工作,国内外对电磁悬浮轴承技术的研究都取得了很大的进展。但是不论是在理论还是在产品化的过程中,该项技术都存在很多的难题,比如电磁悬浮的恒流源问题还有待解决。
因此电磁悬浮轴承的恒流源设计显得尤为重要,所谓恒流源,即对应于一定的电压变化所产生的电流变化趋于零,电流是一个恒定值,有很高的动态输出电阻,具有这种特性的器件称之为恒流源。恒流电源涉足的范围越来越宽,许多新兴科技领域如通信、超导、传感技术等电子设备用恒流源要比稳压电源更好。
一般而言,按照恒流源电路主要组成器件的不同,可分为三类:晶体管恒流源、场效应管恒流源、集成运放恒流源。
由晶体管构成的恒流源,广泛地用作差动放大器的射极公共电阻,或作为放大 电路的有源负载,或作为偏流使用,也可以作为脉冲产生电路的充放电电流 ,由于晶 体管参数受温度变化影响,大多采用了温度补偿及稳压措施,或增强电流负反馈的深度以进一步稳定输出电流;场效应管恒流源较之晶体管恒流源,其等效内阻较小,但增大电流负反馈电阻,场效应管恒流源会取得更好的效果。且无需辅助电源,是一个纯两端网络,这种工作方式十分有用,可以用来代替任意一个欧姆电阻。通常,将场效应和晶体管配合使用 ,其恒流效果会更佳;由于温度对集成运放参数影响不如对晶体管或场效应管参数影响之显著 ,由集成运放构成的恒流源具有稳定性更好,恒流性能更高之优点。尤其在负载一端需接地 ,要求大电流的场合 ,获得了广泛应用;恒流源电路,既可以实现双极性控制,又可以实现差动控制,增强了其使用灵活性。
对于电磁偏置型磁悬浮轴承来说,一个好的恒流源是必不可少的,电磁悬浮轴承完全可以应用在各种鼓风机和压缩机上。对于风机上采用电磁悬浮轴承,国外已经开始应用,因此利润空间很大,其性能明显提高,寿命长,维护费用低。因此,电磁悬浮轴承的经济效益和前景很好。电磁悬浮轴承目前的状态正如 70 年代的计算机所处的位置,国内专家普遍认为,电磁悬浮轴承 5 年之内将大举进军中国市场,由于国外对国内的技术封锁,采用电磁悬浮轴承的压缩机必然会对传统的油润滑轴承压缩机产生巨大的冲击,同时电磁偏置型磁悬浮轴承的恒流源也必将大举进军磁悬浮市场,对同类产品产生巨大冲击。
参考文献:
[1] 张国峰,张维编, 实用稳定电源实例 北京:人民邮电出版社,1989
[2] 何希采, 新型集成电路及其应用实例 北京:科学技术出版社,2002