磁力轴承

 永磁型磁力轴承是由永久磁铁制成的，可做各种形状。轴承的承载能力和刚度决定于永磁材料的种类，磁极的形状、面积、厚度和配置方式，轴承间隙，以及软磁钢部分的尺寸。这种轴承的理论计算十分困难，常采用“实验室相似法”进行结构设计。即用使用方法确定几种典型NTN轴承结构，测出其承载能力、钢度值。新设计轴承只要取相同的材料，结构形式与尺寸按比例确定，其性能即可按比例求出，如承载能力与轴承特征尺寸的平方成比例等。 经实验证明，增加磁铁厚度和采用软磁钢极靴结构，对提高轴承的承载能力是有效的。值得特别注意的是，永磁轴承无论取哪种永磁材料和任何结构形式，都有一最大尺寸限制，一旦超过该尺寸，轴承就不能支撑其自身的重量。所以永磁轴承不能设计的过大。

• 推力轴承 　推力轴承通常都是成对组合式，每个轴承就是一个电磁铁。贴心几何形状一般为E形、Ｕ形或圆形。 调谐方式分为串联和并联两种。
• 径向轴承 　被动式交流激励型径向磁力轴承常用的几何形状为圆柱形，极数一般取４的整数倍，４／８极用的 最多。
• 锥形轴承 　被动数交流激励型锥形轴承是一组合型轴承，可同时承受径向、轴向两个方向的载荷

　　主动式磁力轴承即有源型磁力轴承，主要特点是有敏感轴心偏移位置传感器和反馈系统，或者伺服控制系统。有交流激励型和直流激励型两种。主动式交流激励型磁力轴承的信号反馈方法，通常采用电感－电容电桥电路、电感－电阻电桥电路差动变压器、求和电阻、相位飘移电路和比较时间滞后效应等形式。 　　轴承的控制方式分为脉冲式和时分时两种。两种控制方式都是利用轴承激励线圈交替地作为位移传感器和力发生器。所不同的是脉冲式控制是将预定幅值和宽度的恒定脉冲电流馈入线圈，从而产生承载能力。脉冲数越多，承载能力越高。时分式控制使改变线圈中直流电流大小，从而产出大小不同的承载能力，电流越大，承载能力越高。

主动式直流激励型磁力轴承都是有源的，其控制系统由下列部分组成。 　

位置传感器 　

它必须能及时地测出转子的动态位置，要求无零件输出飘移、分辨率高、频率 响应好和对磁场和温度变化不敏感。传感器为非接触式的，主要有涡流型、霍尔片型、声波型、差动电 容型、差动变压器型、磁阻抗型和光学型等，而以涡流型和光学型应用最多。　

控制器 　　

控制器必须能及时处理由传感器测得的信号。小型磁力轴承一般采用模拟电路，用 差动放大器把输入阻抗和反馈阻抗连接起来，构成超前或滞后电路，灵活型好，便于用微机处理。　

功率放大器 　

对功率放大器的要求是必须能够及时地放大控制信号，并把它送人电磁铁的线圈 中去，以保证磁力轴承的动态稳定性。一般来说，磁力轴承－转子系统，加上位移传感器、信号处理器和 控制器，便构成一闭环控制磁力轴承系统。控制手段分数字式控制和模拟式控制两种。比较两种控制方式， 数字式的控制优点是线路硬化简单，软件灵活，易于实现复杂的控制方案，控制系统具有伸缩性，可以 达到稳定控制和最佳控制。缺点是要求有高速的芯片，对于多自由度或高转速控制，要求CPU芯片运转速 度高Ａ／D转换器转换时间要短，所以造价较高。