简介
磁悬浮轴承(Magnetic Bearing) 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。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,特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中。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。这项技术并没有得到欧美国家的认可。
常用的轴承为接触式的滚珠轴承,摩擦问题不可避免,摩擦力不仅损耗能量及机件,也会生热,使机件因温升而变形,影响精度,甚至破坏整个设备。速度愈高,问题愈严重,通常配合适当的润滑以降低摩擦系数,来改善问题。为解决摩擦问题,透过非接触方式来支撑转子是未来必走的方向,唯有如此才能避免机件因相互接触产生耗损,进而达到高速化。
非接触式轴承主要有三类:
一是空气轴承;第二类为流体轴承;三是被认为最具发展潜力的磁浮轴承,它是根据磁力作用的原理,借着磁场感应产生的磁浮力,将转轴悬浮起来,使得转子与轴承不互相接触。
相较于其它轴承,磁浮轴承拥有许多优点:
首先、它几乎无任何旋转阻力,转子之转速可远高于其它轴承。
第二、不需复杂的润滑系统或气压系统。
第三、生命周期长,维修成本低。
第四、可避免因摩擦所产生之噪音,如低噪潜艇。
第五、可适用于非常低温或高真空状态等特殊工作环境,如外层空间。
目前磁浮轴承已实际应用在众多领域中:
在商业应用方面,有发电机、涡轮压缩机、高速离心机、超真空帮浦系统、飞轮储能系统和磁浮式微型马达系统等;在工具机方面,已经有高速切削机、研磨机与精密加工等工具机问世;在运输系统,有磁浮列车;在生医工程,磁浮轴承已应用于人工心脏或心室辅助器;在航空太空工程,则有太空望远镜、人造卫星姿态控制用飞船及风洞实验应用等。
目前磁浮轴承的发展面临某些瓶颈;
首先是磁浮轴承的成本高;第二个瓶颈是如何系统的设计磁浮轴承;最后,磁浮轴承的极限特性也值得重视。若能克服这些瓶颈,磁浮轴承将会普遍应用于各个领域。