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磁力轴承的工作原理

Calnetix制作了一份详细的白皮书,解释了磁力轴承的工作原理。

下载一份,点击这里

摘自Calnetix公司题为《磁力轴承工作原理的一般解释》的白皮书

磁力轴承是一种利用磁力使物体悬浮的装置。一些磁性轴承提供了一个完整的非接触式支持的对象,而其他只提供部分支持与更传统的机械轴承一起工作。

虽然各种各样的磁轴承已经开发,但只有一种类型已被广泛接受的工业-主动磁轴承(AMBs)。这是因为主动磁轴承比任何其他类型的磁轴承都能对支承物体表面施加更大的力。它们还可以在各种环境中工作,并且可以通过软件参数使它们的属性具有高度可配置性。正在进行的数字信号处理器(DSP)的巨大改进——更快的性能、重要的外围功能的集成和成本的降低——进一步提高了有源磁轴承的商业吸引力。

主动磁轴承的基本工作原理很简单。铁的物体被永磁体或电磁铁所吸引(绕在铁核上的电线圈)。例如,图1显示了一个黑色的物体,每当线圈被电流激发时,它就会被旁边的电磁铁所吸引。注意,电磁铁和铁质物体之间的力总是有吸引力的,而不是排斥力。

图1

电磁铁对物体的拉力取决于两个参数:

一个)。电磁铁中的电流I,和
b。)物体与电磁铁之间的距离或间隙g。

如果电流I不变,当转子靠近电磁铁时,力有限元法将物体拉向电磁铁的力变大。由于这个原因,并且由于重力Fgrav有效与转子位置不会改变,如果你把转子足够接近的电磁铁磁力有限元克服重力Fgrav,转子将跳转到电磁铁和坚持下去。或者,如果你把转子放在离电磁铁太远的地方,那里的重力大于电磁力,转子就会掉到地板上。

这一行为正好与图2所示的转子被悬挂在弹簧上的情况相反——当转子向上运动时,弹簧对转子的拉力会变小,而当转子向下运动时,弹簧对转子的拉力会变大。据说,图2所示的弹簧悬架具有正刚度(定义为弹簧力随转子位移的负号变化的速率),而图1所示的电磁铁悬架具有负刚度。我们知道,一个物体可以像图1所示的那样悬挂在弹簧上,但是,如果一个物体没有和电磁铁完全接触,就不可能用图1所示的电磁铁把它悬挂起来。

Spring.jpg

图2

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