電磁軸承

孫曉雪+黃俊科

摘 要：電磁軸承作為新時(shí)期新穎的軸承，其特點(diǎn)打破了最為原始的損耗、機(jī)動(dòng)性、壽命短等缺點(diǎn)，這一項(xiàng)新穎的電磁軸承備受世人所關(guān)注，越來越多的人群注意到，直到目前，各課題都在研究電磁軸承與新型電磁材料。本文概括了電磁軸承的原理、應(yīng)用、歷史、優(yōu)越性以及研究現(xiàn)狀。電磁軸承在未來工業(yè)應(yīng)用和數(shù)字控制技術(shù)方面相信會(huì)有一番成就。

關(guān)鍵詞：電磁懸浮 電磁軸承 傳感器

中圖分類號(hào)：TH133 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）08（b）-0051-02

21世紀(jì)可謂是科技非常發(fā)達(dá)的時(shí)期，隨著科技的發(fā)展，淘汰了許多的舊產(chǎn)品，新穎的產(chǎn)品就像春雨過后的萬物，突然復(fù)蘇了起來。比如這次要說的軸承，當(dāng)代大部分機(jī)械設(shè)備中不可缺少的一部件。在生活中，軸承是比較的常見的，小到儀表，大到航母，可能在不起眼的角落里就藏著一枚軸承，原始軸承有著大大小小的缺點(diǎn)，摩擦對(duì)我們來說是非常頭疼的一件事，每年因?yàn)槟Σ翀?bào)廢的軸承數(shù)不勝數(shù)，然而在我國(guó)更是一種壓力，我們要怎么解決這個(gè)問題，廢物利用還是用新型產(chǎn)品代替，許多學(xué)者、專家專注于研究這件事，現(xiàn)在已有可選的目標(biāo)，電磁軸承剛好打破了原始的軸承種種缺點(diǎn)，電磁軸承剛好與原始軸承相反，沒有了直接接觸，不需要潤(rùn)滑等方面的著想，達(dá)到了更快速、更方便的使用，也為國(guó)家提供了便利。

眾所周知，中國(guó)是世界上較早使用軸承的國(guó)家之一，在中國(guó)的歷史中，關(guān)于車軸軸承的使用可以追溯到秦朝甚至更遠(yuǎn)。從歷史文物文獻(xiàn)中可以清楚找到，早在秦朝時(shí)期一個(gè)小村莊里就有使用軸承的記載，那時(shí)候的各種雄偉的建筑，單單靠人力是無法完成的，就好比修建長(zhǎng)城，蠻力是沒法解決問題。那時(shí)候的軸承很簡(jiǎn)單，直線運(yùn)動(dòng)軸承，就是在翹板下擺放一排圓木，利用圓木的滾動(dòng)來實(shí)現(xiàn)省力搬運(yùn)，可見古人的智慧出類拔萃。再后來新中國(guó)成立后，憑借著改革開放的強(qiáng)大推動(dòng)力下，軸承工業(yè)進(jìn)入一個(gè)前所未有的迅速發(fā)展期，中國(guó)也因此走上了新道路。

軸承在工業(yè)上的作用不可小視，機(jī)械傳動(dòng)中達(dá)到固定和減少摩擦力，其他構(gòu)件在軸上產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸承的作用就體現(xiàn)出來，降低了摩擦系數(shù)與固定軸中心。到現(xiàn)在，我們已經(jīng)離不開軸承，軸承的種類也是各種各樣，例如：深溝球軸承、調(diào)心球軸承、組合滾針軸承、調(diào)心滾子軸承、圓錐滾子軸承等，這些軸承已經(jīng)與我們的生活息息相關(guān)。小到儀表儀器，大到航空母艦，都在使用軸承，但是由于使用的過程中摩擦系數(shù)大、功率損耗多、加工精度不高、載荷與轉(zhuǎn)速和工作溫度適應(yīng)范圍窄等一系列的缺點(diǎn)，讓我們想到能不能改善他們，于是便有了電磁軸承的研究。電磁技術(shù)在20世紀(jì)中期已有了不小的成就，借著靜電力與磁場(chǎng)力使軸完全的漂浮起來，實(shí)現(xiàn)了無接觸的一種電磁軸承，它剛好克服了原始軸承的一系列缺點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了原始軸承，人類對(duì)電磁的軸承研究又一步的進(jìn)展，說明新時(shí)期也在進(jìn)步，技術(shù)也沒有落后。

1 基本原理

自從人們發(fā)現(xiàn)電磁現(xiàn)象以來，對(duì)電與磁各種現(xiàn)象進(jìn)入了深入的研究，探索出了電與磁的關(guān)系與運(yùn)動(dòng)關(guān)系，形成了今天的電磁學(xué)，更推動(dòng)了社會(huì)發(fā)展科學(xué)的一大躍步，今天的人們更是利用電磁使軸懸浮的軸承。我們之前對(duì)電與磁都是有相應(yīng)的研究，但是具體把他們結(jié)合起來的之前是沒有的，把靜電力與磁場(chǎng)力完美的結(jié)合使之應(yīng)用軸承上，形成一種新的軸承，新軸承剛度比原始軸承要高，達(dá)到最大力點(diǎn)的時(shí)候相對(duì)位移卻很小。

2 應(yīng)用

如果我們把電磁技術(shù)比作成參天大樹，那么電磁軸承會(huì)是樹上飄香的碩果，目前來說，衡量電磁軸承的標(biāo)準(zhǔn)確定為：承載能力、剛度、最高轉(zhuǎn)速、阻尼等性能指標(biāo)都將為以后的應(yīng)用做好了基礎(chǔ)。由于電磁軸承沒有直接的接觸，省掉了起初的潤(rùn)滑等多余的步驟，在真空中不會(huì)受到速度與阻力的限制等優(yōu)越的條件，被利用于高速高精度的超高速列車、超高速離心機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、流量計(jì)、密度計(jì)等。但是應(yīng)用場(chǎng)合需要很大的磁場(chǎng)支持，應(yīng)用就比較受到限制，不適合大批量的生產(chǎn)應(yīng)用到生活中。風(fēng)能是可再生綠色能源，可以作為軸承發(fā)展的去向，便有了風(fēng)力機(jī)渦輪軸承，應(yīng)用在各風(fēng)力發(fā)電站，為國(guó)家?guī)砹司薮蟮睦?。未來，軸承可能會(huì)使用于各種綠色能源中，讓地球無污染，科技不會(huì)停步不前，也會(huì)不間斷進(jìn)步，伴隨著磁性材料與電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，電磁軸承的技術(shù)也在日益更新。

3 研究現(xiàn)狀

正是電磁軸承獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)倍受世界人民關(guān)注。在1988年舉辦的第一次磁軸承會(huì)議，直到現(xiàn)在已經(jīng)有了6次關(guān)于軸承的大型會(huì)議，從目前現(xiàn)狀來看，電磁軸承的研究主要集中于瑞士、美國(guó)和日本，其他國(guó)家的相關(guān)研究也日漸蓬勃發(fā)展起來。我國(guó)也應(yīng)該緊跟時(shí)代的步伐，研究電磁軸承，畢竟是我國(guó)也是較早使用軸承的國(guó)家之一，不能因此而落后。目前，電磁軸承尤其是主動(dòng)電磁軸承的研究已從科學(xué)研究走向工業(yè)化、商業(yè)化，其工業(yè)應(yīng)用包括壓縮機(jī)、泵、鼓風(fēng)機(jī)、飛輪、離心機(jī)等。電磁軸承的應(yīng)用場(chǎng)合主要分為兩類：旋轉(zhuǎn)與非旋轉(zhuǎn)應(yīng)用。第六次國(guó)際會(huì)議期間，磁軸承在高溫環(huán)境的使用更是吸引了眾多參與者的注意，在這之前，高溫影響著電磁軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此會(huì)后，會(huì)有越來越多的問題被解決。電磁軸承在往后的研究中，會(huì)克服種種困難，走向成功。

4 結(jié)語

電磁軸承作為一項(xiàng)新穎的支承部件，自身種種超越其他軸承的優(yōu)勢(shì)，它的研究是穩(wěn)步向越好的趨勢(shì)的發(fā)展。希望也可以讓學(xué)校也去研究，年輕憑借著一股不怕輸?shù)膭?，年輕的我們腦洞是比較大的，想法思維能想到的也是千奇百怪，有時(shí)候奇怪的想法就可以制勝，也更好地讓學(xué)生了解到科學(xué)的偉大，讓他們有一個(gè)定的經(jīng)驗(yàn)，未來畢業(yè)后，可以省去培訓(xùn)就可以直接投入研究中心，這樣大學(xué)生就不會(huì)在寢室游戲里荒廢時(shí)間了。隨著新型磁性材料的應(yīng)用、電子技術(shù)的發(fā)展，更為準(zhǔn)確地為電磁軸承打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)更好的開辟市場(chǎng)。越來越多的國(guó)內(nèi)外專家、學(xué)者以及企業(yè)界關(guān)注它，同時(shí)也需要我們不斷努力和創(chuàng)新，電磁技術(shù)等待我們?nèi)ジ?。不論以后在工業(yè)化還是商業(yè)化都是具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。最后也期望具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)著國(guó)家的發(fā)展與世界的進(jìn)步。endprint