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無軸承電�(jī)
閱讀�4898�(shí)間:2011-03-13 15:04:04

  無軸�電機(jī)就是從磁路上將電�(jī)和磁懸浮軸承合為一�,利用電�(jī)的鐵心同�(shí)作為磁懸浮軸承的鐵心,也稱磁懸浮電機(jī)。比起傳�(tǒng)電機(jī)加磁懸浮軸承的結(jié)�(gòu),它體積小,而且由于電機(jī)�磁場被用作產(chǎn)生懸浮力的基�(chǔ),磁懸浮電機(jī)還可以減少磁浮力所需要的電能,從而提高系�(tǒng)的效��

�(fā)�

  無軸承電�(jī)起源及發(fā)展在�(fèi)拉里斯和特斯拉發(fā)明多相交流系�(tǒng)后,19世紀(jì)80年代中期,多沃羅沃爾斯基�(fā)明了三相異步電機(jī),異步電�(jī)無需電刷和換向器,但長期高速運(yùn)�,軸承維�(hù)保養(yǎng)仍是難題�

  二次世界大戰(zhàn)后,直流磁軸承技�(shù)的發(fā)�,使得電�(jī)和傳�(dòng)系統(tǒng)無接觸運(yùn)行成為可能,但這種傳動(dòng)系統(tǒng)造價(jià)很高,因?yàn)殍F磁性物體不可能在一�(gè)恒定磁場中穩(wěn)定懸浮。主�(dòng)磁軸承的�(fā)�,解決了這�(gè)難題,但用主�(dòng)磁軸承支承剛性轉(zhuǎn)子要�5�(gè)自由度上施加控制�,磁軸承體積�、結(jié)�(gòu)�(fù)雜和造價(jià)��

  20世紀(jì)后半期,為了滿足核能開發(fā)和利�,需要用超高速離心分離方法生�(chǎn)濃縮鈾,磁軸承能滿足高速電�(jī)支撐要求,于是在歐洲開始了研究各種磁軸承�(jì)��1975年,赫爾曼申�(qǐng)了無軸承電機(jī)專利,專利中提出了電�(jī)繞組極對(duì)�(shù)和磁軸承繞組極對(duì)�(shù)的關(guān)系為±1.用赫爾曼提出的方案,在那�(gè)年代是不可能制造出無軸承電�(jī)��

  隨著磁性材料磁性能�(jìn)一步提�,為永磁同步電機(jī)奠定了有力競爭地�。同�(shí),隨著雙極晶體管的應(yīng)用,以及和柏林格爾提出的無損開關(guān)電路�(jié)�,能夠制造出滿足無軸承電�(jī)要求的新一代高性能功率放大�。大約在1985�,具有快速和�(fù)載能力的功率開關(guān)器件和數(shù)字信�(hào)處理器的出現(xiàn),使得已�(jīng)提出20多年的交流電�(jī)矢量控制技�(shù)才得以實(shí)際應(yīng)�,這樣解決了無軸承電機(jī)�(shù)字控制的難題。瑞士蘇黎世�(lián)邦工�(xué)院的比克爾在這些科技�(jìn)步的基礎(chǔ)�,于20世紀(jì)80年代后期才首次制造出無軸承電�(jī)�

  幾乎與比克爾同時(shí)�1990年日本A.Chiba首次�(shí)�(xiàn)磁阻電機(jī)的無軸承技�(shù)�

  1993�,蘇黎世�(lián)邦工�(xué)院的R.Schoeb首次�(shí)�(xiàn)交流電機(jī)的無軸承技�(shù)�

  無軸承電�(jī)取得�(shí)際應(yīng)�,關(guān)鍵性突破是1998年蘇黎世�(lián)邦工�(xué)院的巴萊塔研制出無軸承永磁同步薄片電�(jī),電�(jī)�(jié)�(gòu)簡單,大大降低了控制系統(tǒng)�(fèi)�,在很多�(lǐng)域具有很大應(yīng)用價(jià)��

  2000年,蘇黎世聯(lián)邦工�(xué)院的S.Sliber研制出無軸承單相電機(jī),再一次在無軸承電�(jī)研究歷史上前�(jìn)了一步,降低了控制系�(tǒng)的費(fèi)�,使得無軸承電機(jī)�(shí)際應(yīng)用不僅僅是可想的,而且是經(jīng)�(jì)�。無軸承電機(jī)像機(jī)械軸承支承的電機(jī)一樣簡�,電氣控制系�(tǒng)并不�(fù)雜,在很多領(lǐng)域采用無軸承電機(jī)也很�(jīng)�(jì)。我們認(rèn)為在不久的將�,這種技�(shù)在中國將取得廣泛的應(yīng)用�

特征

  無軸承電�(jī)�?yàn)闊o需滑座,所以具有以下特征:

 ?�?)幾乎不�(chǎn)生灰��

  �2)能夠高速旋�(zhuǎn)�

  �3)能夠耐極低溫、真空等難以使用潤滑油的�(huán)��

 ?�?)噪聲小�

  �5)基本上無摩擦損�。因此一直是研究的熱�(diǎn)�

�(yīng)�

  目前,無軸電�(jī)得到了如下應(yīng)用:

  1.半導(dǎo)體工�(yè)

  在蝕�、制�、清洗或拋光等加工過程中需用腐蝕性化�(xué)液體,產(chǎn)品質(zhì)量很大程度上取決于化�(xué)液體�(zhì)�,液體輸送泵是關(guān)鍵的一�(gè)�(huán)節(jié)。像酸液、有�(jī)溶劑等腐蝕的化學(xué)液體,泵必須無污染可靠傳�,并且泵要具有抗腐蝕和耐一定溫度的要求。傳�(tǒng)氣動(dòng)和薄片泵壽命短,大多�(shù)耐溫只有100℃左�,運(yùn)�(dòng)閥和薄片仍然�(huì)�(chǎn)生少量的微粒,液體傳輸也存在著不均勻的脈�(dòng),影響了工藝處理�(zhì)�。采用無軸承電機(jī)密封泵能解決傳統(tǒng)傳輸中存在的缺陷,大大滿足精密半�(dǎo)體器件生�(chǎn)工藝要求。目�,功率為300W的無軸承電機(jī)密封泵已�(jīng)在半�(dǎo)體工�(yè)得到�(yīng)��

  2.化工�(lǐng)域放射性環(huán)境或高溫輻射�(huán)境等惡劣條件下,用無軸承電機(jī)密封泵�(jìn)行廢料處理,能解決機(jī)械軸承磨損和維修的難�。在化學(xué)工業(yè),對(duì)有效密封傳輸和生�(chǎn)系統(tǒng)的需求�(jìn)一步提�,傳�(tǒng)的轉(zhuǎn)軸密封的密封�,機(jī)械軸承需要潤滑,�(jù)�(bào)�80%的故障是由于密封失效引起��20%是軸承、連接及其它故�。為了安全生�(chǎn),免遭環(huán)境污�,使用無軸承電機(jī)密封泵是選擇。目�,蘇黎世�(lián)邦工�(xué)院和Sulzer泵公司合作完成了功率�30kW的無軸承密封泵樣�(jī)的研制和測試工作,�(jìn)入了試運(yùn)行階��

  3.生命科學(xué)�(lǐng)�

  心臟是生命的永動(dòng)�(jī),一旦發(fā)生故障難以修�(fù)。利用人工心臟部分或全部替代心臟功能成為心臟病患者生命延�(xù)的福�。利用機(jī)械軸承的血泵會(huì)�(chǎn)生摩擦和�(fā)熱,使血�(xì)胞破�,引起溶血、凝血和血�,甚至危及病人生命。蘇黎世�(lián)邦工�(xué)院和Levitronix公司研制成功的無軸承永磁電機(jī)�(qū)�(dòng)的血泵和可以移植到人體內(nèi)的心臟左心室輔助裝置已經(jīng)在臨床中�(yīng)��

市場前景

  無軸承電�(jī)是根�(jù)磁軸承與電機(jī)�(chǎn)生電磁力原理的相似�,把磁軸承中�(chǎn)生徑向力的繞組安裝在電機(jī)定子上,通過解耦控制實(shí)�(xiàn)�(duì)電機(jī)�(zhuǎn)矩和徑向懸浮力的�(dú)立控�。無軸承電機(jī)具有磁懸浮磁軸承所有優(yōu)�(diǎn),需要免維修、長壽命�(yùn)�,無�、無污染以及有毒有害液體或氣體的傳輸是無軸承電機(jī)典型�(yīng)用場合�

  隨著磁性材料磁性能�(jìn)一步提�,為永磁同步電機(jī)奠定了有力競爭地�。同�(shí),隨著雙極晶體管的應(yīng)�,以及和柏林格爾提出的無損開�(guān)電路�(jié)�,能夠制造出滿足無軸承電�(jī)要求的新一代高性能功率放大�。大約在1985年,具有快速和�(fù)載能力的功率開關(guān)器件和數(shù)字信�(hào)處理器的出現(xiàn),使得已�(jīng)提出20多年的交流電�(jī)矢量控制技�(shù)才得以實(shí)際應(yīng)�,這樣解決了無軸承電機(jī)�(shù)字控制的難題。瑞士蘇黎世�(lián)邦工�(xué)院的比克爾在這些科技�(jìn)步的基礎(chǔ)�,于20世紀(jì)80年代后期才首次制造出無軸承電�(jī)�

  隨著我國�(jīng)�(jì)�(jìn)一步發(fā)�,在很多特殊的電氣傳�(dòng)�(lǐng)域必將改變傳�(tǒng)的傳�(dòng)和傳輸方�,對(duì)提高�(chǎn)品質(zhì)�、降低成�、減少污染將�(huì)起到重要作用。因此,在我國無軸承電機(jī)具有很大潛在�(yīng)用市�,積極開展無軸承電機(jī)的研究和�(yīng)用具有現(xiàn)�(shí)和深�(yuǎn)意義�

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