磁悬浮轴承的技术进展及发展趋势.pdfVIP

老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。——唐·王勃

磁悬浮轴承的发展现状及应用研究

一、磁悬浮技术概述

磁悬浮，亦作磁浮，是运用磁铁“同性相斥，异性相吸

的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”,

从而使物件不受引力束缚自由浮动,具有无接触、无摩擦、低

能耗、低噪声、无需润滑、维护费用低、使用寿命长、高精

度以及自动化程度高等优点。磁悬浮技术是集电磁学、电子

技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学等为一体的机

电一体化综合性较强的高新技术,其研究源于德国,早在1922

年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于

1934年申请了磁悬浮列车的专利.1966年，美国科学家詹姆

斯鲍威·尔和戈登丹比·提出了第一个具有实用性质的磁悬浮

运输系统，此后，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国

等发达国家为提高交通运输能力以适应经济发展需要加快

筹划磁悬浮运输系统的开发。随着电子技术、控制工程、信

号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力

学的进展，磁悬浮技术得到了长足的发展。至2012年世界

上已有三种类型的磁悬浮,一是以德国为代表的常导电式磁

悬浮，二是以日本为代表的超导电动磁悬浮，这两种磁悬浮

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都需要用电力来产生磁悬浮动力。第三种是中国的永磁悬

浮，它利用特殊的永磁材料,不需要任何其他动力支持。

磁悬浮技术应用范围及其广泛,涉及工业、民用及军事各

个领域，磁悬浮产品涵盖高速精密电主轴、磁悬浮飞轮电池、

磁悬浮人工心脏泵,磁悬浮火车、卫星、远程导弹的制导与姿

态控制，军事通讯用的UPS，航空发动机的高速转子，潜艇

的振动控制与传动噪音，坦克、装甲车的动力储能、磁悬浮

冶炼、搬运技术等。当前，国内外对磁悬浮技术的研究热点

是磁悬浮轴承和磁悬浮列车，而应用最广泛的是磁悬浮轴

承。

二、磁悬浮轴承及其类型

磁悬浮轴承也称电磁轴承或磁力轴承，是利用磁场力将

轴承无机械摩擦、无润滑的、悬浮在空间的一种新型高性能

轴承，其作为一种新颖的支撑部件，是继油润滑、气润滑之

后轴承行业的又一次革命性变化,被誉为21世纪最有发展

前景的高新技术之一。

磁悬浮轴承的原理是磁感应线与磁浮线成垂直，轴芯与

磁浮线平行，转子的重量能够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，

固定在特定运转轨道上。

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按照磁力的提供方式，磁悬浮轴承可分为三大类:

(一)主动磁浮轴承（ActiveMagneticBearing，简称

AMB),轴承磁场是可控的，通过传感器检测转轴的位置，由

控制系统对电磁铁电流进行主动控制来实现转轴的稳定悬

浮。

（二）被动磁浮轴承（PassiveMagneticBearing，

简称PMB）,轴承部分自由度由超导磁体或永磁体来实现被

动悬浮支承.

（三)混合磁浮轴承(HybridMagneticBearing