簡介
磁懸浮軸承(Magnetic Bearing) 是利用磁力作用將轉子懸浮於空中,使轉子與定子之間沒有機械接觸。其原理是磁感應線與磁浮線成垂直,軸芯與磁浮線是平行的,所以轉子的重量就固定在運轉的軌道上,利用幾乎是無負載的軸芯往反磁浮線方向頂撐,形成整個轉子懸空,在固定運轉軌道上。與傳統的滾珠軸承、滑動軸承以及油膜軸承相比,磁軸承不存在機械接觸,轉子可以運行到很高的轉速,具有機械磨損小、能耗低、噪聲小、壽命長、無需潤滑、無油汙染等優點,特別適用於高速、真空、超淨等特殊環境中。磁懸浮事實上隻是一種輔助功能,並非是獨立的軸承形式,具體應用還得配合其它的軸承形式,例如磁懸浮+滾珠軸承、磁懸浮+含油軸承、磁懸浮+汽化軸承等等。這項技術並沒有得到歐美國家的認可。
常用的軸承為接觸式的滾珠軸承,摩擦問題不可避免,摩擦力不僅損耗能量及機件,也會生熱,使機件因溫升而變形,影響精度,甚至破壞整個設備。速度愈高,問題愈嚴重,通常配合適當的潤滑以降低摩擦係數,來改善問題。為解決摩擦問題,透過非接觸方式來支撐轉子是未來必走的方向,唯有如此才能避免機件因相互接觸產生耗損,進而達到高速化。
非接觸式軸承主要有三類:
一是空氣軸承;第二類為流體軸承;三是被認為最具發展潛力的磁浮軸承,它是根據磁力作用的原理,借著磁場感應產生的磁浮力,將轉軸懸浮起來,使得轉子與軸承不互相接觸。
相較於其它軸承,磁浮軸承擁有許多優點:
首先、它幾乎無任何旋轉阻力,轉子之轉速可遠高於其它軸承。
第二、不需複雜的潤滑係統或氣壓係統。
第三、生命周期長,維修成本低。
第四、可避免因摩擦所產生之噪音,如低噪潛艇。
第五、可適用於非常低溫或高真空狀態等特殊工作環境,如外層空間。
目前磁浮軸承已實際應用在眾多領域中:
在商業應用方麵,有發電機、渦輪壓縮機、高速離心機、超真空幫浦係統、飛輪儲能係統和磁浮式微型馬達係統等;在工具機方麵,已經有高速切削機、研磨機與精密加工等工具機問世;在運輸係統,有磁浮列車;在生醫工程,磁浮軸承已應用於人工心髒或心室輔助器;在航空太空工程,則有太空望遠鏡、人造衛星姿態控製用飛船及風洞實驗應用等。
目前磁浮軸承的發展麵臨某些瓶頸;
首先是磁浮軸承的成本高;第二個瓶頸是如何係統的設計磁浮軸承;最後,磁浮軸承的極限特性也值得重視。若能克服這些瓶頸,磁浮軸承將會普遍應用於各個領域。