1. 磁悬浮轴承的概述

磁悬浮轴承，是立用可控电磁力将转轴悬浮起来的无接触支承装置。它由转子、电磁铁、位置传感器、控制器、功率放大器和辅助轴承等组成电磁铁安装在定子上，转子悬浮在按径向对称放置的电磁铁所产生的磁场中，每个电磁铁上都装有一个或多个传感器，以连续检测转轴的位置变化情况。从传感器输出的信号，借助于电子控制系统，校正通过电磁铁的电流，从而控制电磁铁的吸引力，使转轴在稳定平衡状态下运转，并达到一定的精度要求。传感器检测出转子偏移参考点的位移后，作为控制器的微处理器将检测到的位移变换成控制信号，然后，功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行电磁铁中产生电磁力，从而使转子维持其稳定悬浮位置不变。磁悬浮轴承系统按照控制方式的不同可分为电流控制和电压控制，按支承方式的不同可分为径向磁力轴承和轴向磁力轴承。目前，在主动磁力轴承中，应用最广泛的是电流控制型磁悬浮轴承。

磁悬浮轴承系统的机械部分一般由径向轴承和轴向轴承组成。径向轴承由定子(电磁铁)，转子构成；轴向轴承由定子(电磁铁)和推力盘构成。为克服涡流损耗，定子及转子(轴颈部分)套环均采用冲片叠成。径向轴承的电磁铁类似于电动机的定子结构，磁极数可以是8极，16极或者更多。

由于主动磁力轴承具有转子位置，轴承刚度和阻尼可由控制系统确定等优点，所以在磁悬浮应用领域中，主动磁力轴承得到了最为广泛的应用，而且主动磁力轴承的研究一直是磁悬浮技术研究的重点。经过多年的努力，其设计理论和方法已经日趋成熟。

磁力轴承的种类很多，分类方法也很多。按磁场力的来源分类，可以分为永久(或超导)磁铁型、电磁铁型以及混合磁铁型3种。按磁场力是否可以人为地控制分为被动型和主动型。永久(或超导)磁铁型只可能是被动型，电磁铁型以及混合磁铁型则既可以是主动型，也可以是被动型。常将采用电磁铁的磁力轴承称为主动磁力轴承(Active Magnetic Bearings)，简称AMB。按受控的自由度数可以分为一轴、二轴、直至五轴。按结构可分为立式、卧式、内转子型和外转子型。按作用力类型可分为吸引式和排斥式．按接触方式可分为完全非接触型和部分接触型。按电磁铁控制类型可分为交流控制式和直流控制式。

磁力轴承具有无接触、无摩擦、无磨损、不需要润滑和密封等一系列优良品质，从根本上改变了传统的支承形式，具有传统轴承技术所无法比拟的优越性。具体表现在以下几个方面：

(1)无需润滑和密封。不用相应的泵、管道，过滤器和密封件，不会因润滑剂而污染环境，特别适用于航天航空产品。

(2)可容许转予达到很高的转速。由电磁轴承支承的转子可以在超临界、每分．钟数十万转的工况下工作，其圆周速度只受转予材料强度的限制。通常在相同轴颈下。电磁轴承能达到的转速比滚动轴承大约高5倍，比滑动轴承大约高2．5倍。

(3)完全消除了磨损、功耗小。在转速为10000r／min时，电磁轴承大约只有流体动压滑动轴承的6％，只有滚动轴承的17％。

(4)回转精度高。磁力轴承动力学参数可以通过调节控制器参数方便地进行调节，转子的回转精度主要取决于控制环节中信号的测量精度，使其回转精度可以达到微米级或更高。一