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高速离心机转子系统支承件结构原理介绍

永磁轴承是决定离心机转速的重要部件,在离心机的发展中起着至关重要的作用。

永磁轴承分类

永磁轴承是一种在永磁体磁场作用下进行悬浮工作的支承件,跟传统的轴承相比,有自己的特有的多种分类的方法。可根据磁悬浮轴承在某个自由度上的稳定性,分为径向稳定的径向永磁轴承和轴向稳定的轴向永磁轴承。可按磁环磁化方向的不同,分为径向磁化永磁轴承和轴向磁化永磁轴承。可按磁环之间吸斥力的不同,分为吸力型永磁轴承和斥力型永磁轴承。

永磁轴承经典结构

永磁轴承的结构一般采用一个静磁环和一个动磁环及机体组成。由于放置位置和磁化方式的不同,其形式有多种。Yonnet教授在八十年代初期,研究了仅有两个永磁环构成的永磁轴承的结构,就有如图2.5所示的十种布局形式。图2.6和2.7所示的两种形式,分别是广泛被用作为研究基础的径向永磁轴承和轴向永磁轴承的四种结构。随后研究的比较复杂的磁力轴承,基本上都是把这些结构进行综合和重组,已达到研究者的设计目的。

永磁轴承的基本结构一

①径向永磁轴承

径向永磁轴承对支承产生径向力作用,用来控制两个自由度。径向轴承可采用多种结构,但大多数都来自如图2.2的四种基本结构。图中2.6的(a)与(b)是吸力型永磁轴承,(c)与(d)是斥力型永磁轴承。在吸力型永磁轴承结构中,磁环的自身退磁场均在动、静磁环的邻边减少,而在斥力型永磁轴承结构中,由于磁环位置与磁化方向的不同,磁体的永磁场增加了相邻的退磁场强度。

②轴向永磁轴承

若将图2.6中径向轴承的磁极反转,径向永磁轴承将变为如图2.7所示的轴向永磁轴承。此系统仅控制动磁环轴向移动的自由度。图2.7中的(a)与(b)是斥力型永磁轴承,(c)与(d)是吸力型永磁轴承。

随着永磁轴承研究工作的广泛开展,对基于两个磁环的基本结构进行改进,应用于不同领域的不同结构的永磁轴承不断的被设计出来。赵家文在文献中提出仅有两个磁环的永磁轴承的新结构,如图2.8所示,从(3)图中可以看出,已经对永磁轴承基本结构进行了改进,磁场的磁极与轴向有偏移角度,适应在轴向和径向均受力的场合。


径向永磁轴承的四种基本结构

轴向永磁轴承的四种基本结构

2.7 轴向永磁轴承的四种基本结构

永磁轴承的改进结构



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