电磁轴承

电磁轴承，是一种类型的轴承，使用支承着一载荷磁悬浮。磁性轴承无需物理接触即可支撑运动部件。例如，它们能够使旋转轴悬浮并允许相对运动，并且摩擦力非常低，并且没有机械磨损。磁性轴承支持任何一种轴承中的最高速度，并且没有xxx相对速度。

主动轴承具有几个优点：它们不易磨损、摩擦小并且通常可以自动适应质量分布的不规则性，从而使转子能够以非常低的振动围绕其质心旋转。

被动磁性轴承使用永磁体，因此不需要任何输入功率，但由于Earnshaw定理所描述的局限性而使其设计困难。使用抗磁性材料的技术相对较不发达，并且强烈依赖于材料特性。因此，大多数磁性轴承是主动电磁轴承，使用的电磁体需要连续的动力输入和主动控制系统，以保持负载稳定。在组合设计中，当悬浮物体偏离其最佳位置时，常使用永磁体来承受静载荷，而使用主动磁轴承。在电源或控制系统出现故障的情况下，电磁轴承通常需要备用轴承。

电磁轴承用于多种工业应用中，例如发电、石油精炼、机床操作和天然气处理。它们也可用于在Z型离心机，为铀浓缩和在涡轮分子泵，其中油润滑轴承将是污染的来源。

主动磁轴承基于旋转导体中的涡流感应，基于电磁悬浮原理工作。当导电材料在磁场中移动时，将在材料中产生抵消磁场变化的电流。这将产生电流，该电流将导致磁场与磁铁的磁场方向相反。导电材料因此充当磁镜。

硬件包括电磁体组件，向电磁体提供电流的一组功率放大器，控制器以及带有相关电子设备的间隙传感器，以提供控制转子在间隙内位置所需的反馈。功率放大器向转子相对两侧的两对电磁体提供相等的偏置电流。这种恒定的拔河是由控制器进行的，当转子偏离其中心位置时，控制器会通过相等且相反的电流扰动来偏置偏置电流。

间隙传感器通常本质上是电感性的，并且在差分模式下感测。现代商业应用中的功率放大器是以脉冲宽度调制配置操作的固态设备。该控制器通常是微处理器或数字信号处理器。

电磁轴承中通常会出现两种类型的不稳定性。有吸引力的磁体会产生不稳定的静力，该静力会随着距离的增加而减小，并随着距离的减小而增加。这可能导致轴承变得不平衡。其次，由于磁力是一个保守的力，因此它几乎没有阻尼。如果存在任何驱动力，振动可能会导致失去成功的悬架。

电磁轴承的优势包括非常低且可预测的摩擦，以及无需润滑和在真空中运行的能力。电磁轴承越来越多地用于工业机械中，例如压缩机、涡轮机、泵、电动机和发电机。

电力公司通常在电能表中使用电磁轴承来测量家庭功耗。它们还用于能量存储或运输应用中，并在真空中支撑设备，例如在飞轮能量存储系统中。真空中的飞轮的风阻损失很小，但是常规轴承通常由于润滑不良而在真空中很快失效。磁性轴承还用于支撑磁悬浮列车，以通过消除物理接触表面来获得低噪音和平稳行驶。缺点包括成本高，重量重和尺寸较大。

电磁轴承还用于某些用于冷水机的离心压缩机中，其轴由磁性材料制成，位于磁性轴承之间。少量电流会向轴提供磁悬浮，使磁悬浮自由悬浮在空气中，从而确保轴承和轴之间的摩擦为零。

一些心室辅助设备使用电磁轴承，包括LifeFlow心脏泵、 DuraHeart左心室辅助系统、Levitronix CentriMag和Berlin Heart。在这些装置中，单个运动部件通过流体动力和磁力的组合而悬挂。通过消除物理接触表面，磁性轴承可以更轻松地减少这些血泵中的高剪切应力（这会导致红血球受损）和血流停滞（这会导致血凝块）的面积。

Calnetix Technologies、Synchrony电磁轴承（Johnson Controls International的子公司）、Waukesha电磁轴承和S2M（SKF的子公司）是全球主要的磁性轴承开发商和制造商。