王 飏 王 军／沈阳鼓风机（集团）有限公司
王 瓯／清华同方股份有限公司
摘要： 阐述了电磁轴承的基本原理及该种轴承的发展，对国内国外电磁轴承的技术研究和应用水平做了详细的比较，调研了电磁轴承在鼓风机上的应用情况，尤其结合企业的实际情况，得出电磁悬浮轴承具备应用在鼓风机、压缩机上的结论。
关键词： 电磁悬浮轴承；透平式鼓风机；应用
中图分类号： TH133.3 文献标识码： B
文章编号： 1006 - 8155 （ 2008 ） 02-0070-04
Development of Magnetic Fl oating Bearing and Its Application Prospect for Blowers
Abstract: The paper specifies the basic principle of magnetic bearing and its developing prospect. The technology research and application between domestic and overseas magnetic bearings are compared in detail. The research on the application of magnetic bearing on blowers is carried out combining with the actual condition of enterprises. Then the conclusion that magnetic fl oating bearing can totally apply on blowers and compressors is summarized.
Key words: magnetic fl oating bearing; turbine blower; application
0 引言
电磁悬浮轴承是利用磁力实现无接触的新型轴承，具有无接触、不需要润滑和密封、振动小、使用寿命长、维护费用低等一系列优点，属于高技术领域。磁浮轴承的研制不仅可以空白，而且可以带动机电行业的很多相关企业进行产品结构调整，形成新的经济增长点。此外，电磁悬浮轴承的研制具有重要的国防应用价值，可为我国研制以磁轴承支承的新一代航空发动机储备的科学技术。
电磁悬浮轴承是典型的机械电子学产品， 机械电子学是融机械工程、电气工程、计算机科学于一体的跨学科工程领域。
1 电磁悬浮轴承产生的背景
电磁悬浮轴承技术的发展是由于现代工业对新一代支承技术的需求推动的。随着现代工业的发展，对旋转机械提出了各种越来越苛刻的性能要求。在能源化工机械中，要求转子的旋转速度和精度越来越高、转子和定子之间的间隙越小越好以追求更高的效率。而对另一些工作在高温或低温环境下的、航空航天领域的旋转机械来说，除了要求能够承受严酷的环境考验之外，对于支承的可控性、安全及可靠性的考虑往往是位的。
与其他机械相比，旋转机械的Z大特点在于：转子运动始终被约束在间隙比较小的空间内。这种间隙比，对于传统的油润滑轴承来说，大致在1/1000 ～ 5/1000 范围内。由于转子在运行中所受到的各种激励作用，这种小间隙约束是很容易遭到破坏的，这也是支承之所以成为制约高性能旋转机械进一步发展的关键技术的原因 [1] 。
对于新一代支承技术性能指标的要求为（1）高转速：从每分钟数十转到数十万转；（2）高精度：要求支承具有良好的动态性能。例如：转子的动态振幅要求控制在一定的范围内；（3）可控性；（4）对于各种严酷环境的适应性；（5）可靠性。
迄今为止，能够同时满足上述要求，可投入实际工程应用的支承技术当主动控制的电磁轴承。
2 电磁悬浮轴承的基本原理
2.1 基本原理
磁浮轴承从原理上可分为两种，一种是主动磁浮轴承（ active magnetic bearing ），简称 AMB ；另一种是被动磁浮轴承（ passive magnetic bearing ），简称 PMB 。由于前者具有较好的性能，它在工业上得到了越来越广泛的应用。 磁浮轴承系统主要由被悬浮物体、传感器、控制器和执行器四大部分组成，见图1 。其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。图1是一个简单的磁浮轴承系统，电磁铁绕组上的电流为 I ，它对被悬浮物体产生的吸力和被悬浮物体本身的重力（ mg ）相平衡，被悬浮物体处于悬浮的平衡位置，这个位置也称为参考位置。假设在参考位置上，被悬浮物体受到一个向下的扰动，它就会偏离其参考位置向下运动，此时传感器检测出被悬浮物体偏离其参考位置的位移，控制器将这一位移信号变换成控制信号，功率放大器使流过电磁绕组上的电流变大，因此，电磁铁的吸力也变大，从而驱动被悬浮物体返回到原来的平衡位置。如果被悬浮物体受到一个向上的扰动并向上运动，此时控制器和功率放大器使流过电磁铁绕组上的电流变小，因此，电磁铁的吸力也变小，被悬浮物体也能返回到原来的平衡位置 [2] 。
