磁浮軸承的技術進展

2021-02-20 賽特勒斯軸承科技有限公司


  利用磁力使物體處於無接觸懸浮狀態的設想早在一個多世紀以前就已產生。1842年,英國劍橋大學的恩休(Eamshaw) 就提出了磁懸浮概念,並證明了鐵磁體不可能僅由另一個永久磁鐵支承而在六個自由度上都保持自由、穩定的懸浮,必須至少有一個自由度被機械或其它約束所消除。經過近一個世紀的研究及其它科學技術的發展,1937年肯珀(Kemper)申請了一項有關懸浮支承的專利,提出了採用新的交通方法的可能,並作了一個試驗,這正是稍後出現的磁懸浮列車的前身。同年,美國的Homes發表了「軸向磁懸浮」一文,Homes和其同事Beams等不僅研究出了一種磁懸浮系統的設計圖,而且還將這一原理應用於超高速離心機上,這些都標誌著磁懸浮技術的突破。

  以後的20多年裡,磁懸浮研究主要著重於由靜磁場所穩定的被動懸浮,這時較有代表性的研究機構是美國麻省理工學院(MIT)的德雷伯實驗室,主要研究飛機、潛艇、飛彈的導航和制導系統中慣性元件的懸浮。由於被動力不可能使一個剛體在所有自由度上都穩定懸浮,因此,就需要採用主動方法即控制環節,以不斷地使磁場適應剛體的運動,在20世紀50年代末就產生了主動磁懸浮技術。

磁浮軸承的分類

  從本質上說,任何一個磁懸浮問題,歸納起來就是一個磁浮軸承問題,其機理基本一致,研究方法也類似。磁浮軸承是利用磁場力將轉子無接觸地懸浮在空間的新型機電一體化軸承,它綜合運用了機械學、轉子動力學、電磁學、電子學、控制理論和計算機科學等多學科的知識,是一項高科技前沿技術。
  按磁浮軸承的工作原理,可將其分為如下幾類:
  部分接觸式——部分接觸式磁浮軸承是利用磁浮軸承卸載或隔振,主要用於火箭發動機和離心分離機上。
  完全無接觸式——這一類又可細分為無控制型、交流控制型和直流控制型。
  利用抗磁體和超導體有可能實現完全無控制式懸浮,但前者的懸浮重量太輕,難以實際應用,後者設備昂貴,應用場合受到限制。交流控制式是採用LC共振電路,利用轉子位移產生的阻抗變化,使電磁鐵上線圈電流發生變化,從而保持平衡的一種方式。
  直流控制式可分為軸向主動控制式(單軸主動控制) 、徑向主動控制式(兩軸或四軸主動控制) 和全方向主動控制式( 五軸主動控制) 。
  此外,磁浮軸承還有許多分類方法,如按懸浮方式分為主動式和被動式,工業上主要應用主動式磁浮軸承(Active Magnetic Bearing,縮寫為AMB ,有時簡稱磁軸承:按結構分有立式和臥式,內轉子型或外轉子型:按作用力分有吸引式和排斥式等。

基於全局的優化設計:除了要讓磁浮軸承自身以及轉子系統滿足相應的機械要求外,還應從系統的角度考慮磁浮軸承的穩定性、可靠性和經濟性,以便為磁浮軸承的產品化創造一個更廣闊的應用前景。

  採用各種先進的控制器和功率放大器:為了達到更高的性能要求,控制環節在磁浮軸承系統中扮演的角色越來越重要,控制器的數位化、集成化和計算機化使磁浮軸承的硬體系統趨於結構化、模塊化,這有利於它的標準化、系列化和商品化。而相應發展的軟體越來越多地採用基於現代控制理論來達到各種控制算法,如滑模控制、非線性模糊控制、自適應控制和H控制、µ控制等,使它更具有「柔性」,並向多功能、智能化方向發展。功率放大器趨向於採用效率高的開關功放等來取代連續功放。

  磁浮軸承的推廣應用:因為磁浮軸承尚處於發展階段,用戶還不具備設計磁浮軸承的基本知識,因此研究人員一直追求磁浮軸承在工業設備上地應用這個目標。而且,應用和研究是相輔相成地,通過推廣應用,也可不斷提高磁浮軸承的研究水平。

相關焦點

  • 湖南軌道集團與中國通號共同建成磁浮技術工程實驗室
    來源:紅網 作者:姜心玥 通訊員 蔣偉 段武洋 編輯:賈迪 湖南軌道集團與中國通號共同建成磁浮技術工程實驗室。    紅網時刻7月6日訊(記者 姜心玥 通訊員 蔣偉 段武洋)近日,湖南軌道集團黨委書記、董事長、湖南省磁浮技術研究中心主任王武亮,通號(長沙)軌道交通控制技術有限公司黨委書記、董事長肖勇,在中國通號長沙產業園內,為雙方共建的「磁浮技術工程實驗室」揭牌,宣布該實驗室正式建成啟用。
  • 湖南省成立磁浮技術工程研究中心
    湖南省成立磁浮技術工程研究中心  打造研發設計、投建運營於一體的技術合作平臺  1月13日,湖南軌道交通控股集團發布消息,「磁浮技術湖南省工程研究中心」已獲得省發改委建設項目批覆,該中心繫湖南首家磁浮領域省級工程中心。
  • 深度好文:磁浮列車技術與磁浮交通展望
    磁浮技術路線:2004年中國基於德國技術開通世界第1條高速磁浮,日本擬於2027年開通世界第2條高速磁浮;2005年日本開通世界第1條中低速磁浮,2016年韓國開通世界第2條中低速磁浮,2016、2017年中國相繼開通了2條中低速磁浮。相比輪軌,磁浮交通顯現發展慢、應用少的艱難歷程。
  • 磁浮技術時代的戰略意義與價值
    磁浮時代離我們是越來越近了。隨著中鐵磁浮交通投資建設有限公司的揭牌成立,繼中國高鐵之後,中國磁浮鐵路專業化、產業化運營也宣告正式上路了。在我國,發展磁浮技術的市場潛力十分巨大。磁浮技術作為一種點對點大容量的運輸技術,可以作為現在高速和城際鐵路路網系統的有益補充。同時,中國城鎮化建設的推進,也為磁浮鐵路的應用迎來了最好時機。中鐵磁浮公司成立後,將獨立或聯合擁有300餘項專利和成套技術,形成磁浮交通全產業鏈優勢。一旦在全國推廣,將對圍繞磁浮核心技術產生的控制系統、軌道系統、承包建設、技術服務及車輛製造等多個領域,形成巨大的產業帶動作用。
  • 研發高速磁浮旨在做足技術儲備
    現在開始研究並布局高速磁浮技術是必要的,是出於綜合國力競爭的考慮。當前,世界經濟持續低迷,各國都加大了科技創新力度,希望能夠率先找到新的增長點,我國也力求在未來的發展和競爭中搶得先機。高速磁浮技術目前在世界上只有少數國家在研究,國外也沒有成功運營的案例。
  • 主動磁軸承工作原理及特點
    磁軸承是一種新型高性能軸承,在磁懸浮領域中,應用最廣泛的就是主動磁軸承。,亦可根據技術要求進行調節,甚至可以在運行過程中加以改變。 1、由於磁浮軸承具有無接觸、無潤滑以及無磨損等特點,它可用於真空技術、淨室及無菌車間以及腐蝕性介質或非常純淨介質的傳輸。軸承氣隙一般只有幾十分之一毫米,但在特殊情況下氣隙可達到20mm,此時軸承的承載能力非常小。 2、允許轉子高速旋轉,其轉速只受材料強度的限制。速度的不斷提高,為設計具有全新結構的大功率機器提供了可能性。
  • 清遠磁浮工程軌道鋪設預計2021年5月完成
    原標題:清遠磁浮工程軌道鋪設預計明年5月完成   為有效確保清遠磁浮軌排鋪設進度的快速提升和質量的有序可控,近日,清遠磁浮項目組成專項檢查組,對第一階段已安裝完成的軌排開展專項質量檢查工作。
  • 國家變革中的湖南力量丨長沙磁浮快線驚豔世界
    長沙磁浮快線作為世界上裡程最長、也是中國第一條擁有完全自主智慧財產權的中低速磁浮商業運營示範線,標誌著中國磁浮技術實現了從研發到應用的全覆蓋,成為世界上少數幾個掌握該項技術的國家之一。  遙想40年前,中國的磁浮交通運輸技術尚停留在實驗室中。
  • YBCO超導體的電工學應用研究進展
    通過YBCO超導塊材與永磁體組成的軸對稱系統和平移對稱系統,可以廣泛應用於磁浮軸承、飛輪儲能、磁浮列車等領域。3.1 磁浮軸承和飛輪儲能YBCO超導塊材與永磁體組成的磁浮軸承的基本原理如圖4 所示。德國ATZ公司2001 年研製出採用徑向型YBCO超導磁浮軸承的雷射檢測儀,之後2009 年研製出了採用55 塊YBCO超導塊材的徑向超導軸承,基本代表了徑向型超導磁軸承的發展水平。
  • 中國高鐵發展 整合了中低速磁浮和高速磁浮的技術優勢
    2021年1月7日,中車唐山機車車輛有限公司兩款填補行業空白的新產品集中亮相,新型無線供電制式城軌車輛首次實現軌道車輛供電制式由「有線」到「無線」的突破,打破了發達國家對軌道車輛無線供電制式的技術壟斷;同時亮相的第七代時速200公裡磁浮列車,完美地整合了中低速磁浮和高速磁浮的技術優勢,實現了多項關鍵技術的創新突破。
  • 時速600公裡的中國高速磁浮來了 A股產業鏈夥伴有望搭車
    時速600公裡高速磁浮交通系統研製,是科技部國家重點研發計劃「先進軌道交通」重點專項課題。該項目由中國中車組織,中車四方股份公司技術負責,匯集國內高鐵、磁浮領域優勢資源,聯合30餘家企業、高校、科研院所共同攻關,目的是攻克高速磁浮核心技術,研製具有自主智慧財產權的時速600公裡高速磁浮工程化系統,形成我國高速磁浮產業化能力。
  • 湖北媒體組團探訪長沙磁浮 湖南第2條磁浮正在規劃
    長沙磁浮快線示範效應明顯,省內第二條磁浮接著來了   長沙磁浮快線是我國首條擁有完全自主智慧財產權並投入運營的中低速磁浮線,截至10月27日,長沙磁浮快線已安全試運營175天,運行總裡程已達27.57萬千米,總客流量約120.45萬人次,總日均客流量為6883人次。
  • 磁浮試驗樣車下線 磁浮列車時速多少工作原理是什麼
    磁浮試驗樣車下線 磁浮列車時速多少工作原理是什麼時間:2019-05-24 12:24   來源:今日頭條   責任編輯:毛青青 川北在線核心提示:原標題:磁浮試驗樣車下線 磁浮列車時速多少工作原理是什麼 5月23日,我國時速600公裡高速磁浮試驗樣車在青島下線。這標誌著我國在高速磁浮技術領域實現重大突破。
  • 湖南打造磁浮交通「全產業鏈」
    據新華社電 (記者史衛燕) 記者從湖南省國資委獲悉,為進一步推動磁浮交通技術創新和工程化產業化,湖南磁浮集團股份有限公司發起人會議在長沙召開,包括中國鐵路通信信號股份有限公司、中國中鐵股份有限公司和中車株洲電力機車有限公司在內的6家企業參加會議。
  • 上海高速磁浮列車現場親歷:車廂如飛機客艙(圖)
    當這位「新人」即將在全世界人民面前亮相的前夕,新華社記者有幸提前參觀了它的車廂、中央控制室和磁浮鐵路軌道梁的生產現場,為讀者一一解謎。  親歷之一:猶如飛機客艙的列車車廂  乘自動扶梯來到龍陽路站三層,就是高大寬敞的候車大廳。襯有綠黃線條的白色流線型高速磁浮列車,已靜靜等候在這裡。
  • 超能課堂:散熱風扇軸承之爭——滑動軸承如何登上王座?
    ,主要還是使用滑動摩擦的滑動軸承和使用滾動摩擦的滾動軸承的這兩種原理或者混合使用。而在要求長時間使用的工業領域目前主要還是以滾珠軸承和改進型為主,在風扇上使用的主要有:單滾珠軸承、雙滾珠軸承、磁浮軸承。 滾動摩擦和滑動摩擦 其實滑動軸承和滾珠軸承之爭就是滑動摩擦和滾動摩擦之爭,在物理學上我們的認識是:滑動摩擦的兩個摩擦面是固定的,而滾動摩擦中的一個摩擦面是變化的,接觸點在不斷改變。
  • 一場磁浮「新秀」的追夢之旅
    這一次測試再次刷新了短定子中低速磁浮運行速度的世界紀錄,標誌著湖南省委、省政府戰略決策部署的重大科技創新項目——「中速磁浮技術攻關」四個階段工作圓滿結束;標誌著我國自主磁浮技術在中速領域的攻關取得重大成功,我國商用磁浮邁入2.0時代。 四年磨一劍,在中速磁浮測試達速的背後,是一場湖南「磁浮人」追夢之旅。
  • 省廳舉辦「磁浮列車技術與磁浮交通展望」主題「學習日」活動
    17:30:14 來源: 大邑縣規劃和自然資源局 舉報   1月9日,省廳舉辦「磁浮列車技術與磁浮交通展望
  • 葉紅專王武亮調研鳳凰磁浮和老家寨民宿項目
    湖南軌道集團副董事長、總經理蔣滌非,湖南磁浮集團總經理王良華,州領導劉珍瑜、塗碧波,州直相關部門負責人參加調研座談。 考察鳳凰縣磁浮項目攬勝灣站。
  • 中國首列新一代中低速磁浮列車具備量產條件將投放市場
    圖為我國首列新一代中低速磁浮列車完成系列測試。 邢毅 攝中新網大連11月24日電(記者 楊毅)中國中車旗下大連機車車輛有限公司24日發布消息稱,由該公司自主設計研發的中國新一代中低速磁浮列車近日在上海完成了量產前的系列測試。