發(fā)展:無(wú)軸承電機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

無(wú)軸承電機(jī)起源及進(jìn)展

在費(fèi)拉里斯和特斯拉創(chuàng)造多相溝通系統(tǒng)后，19世紀(jì)80年月中期，多沃羅沃爾斯基創(chuàng)造了三相異步電機(jī)，異步電機(jī)無(wú)需電刷和換向器，但長(zhǎng)期高速運(yùn)行，軸承維護(hù)保養(yǎng)仍是難題。

二次世界大戰(zhàn)后，直流磁軸承技術(shù)的進(jìn)展，使得電機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)無(wú)接觸運(yùn)行成為可能，但這種傳動(dòng)系統(tǒng)造價(jià)很高，由于鐵磁性物體不行能在一個(gè)恒定磁場(chǎng)中穩(wěn)定懸浮。主動(dòng)磁軸承的創(chuàng)造，解決了這個(gè)難題，但用主動(dòng)磁軸承支承剛性轉(zhuǎn)子要在5個(gè)自由度上施加掌握力，磁軸承體積大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和造價(jià)高。

20世紀(jì)后半期，為了滿意核能開(kāi)發(fā)和利用，需要用超高速離心分別方法生產(chǎn)濃縮鈾，磁軸承能滿意高速電機(jī)支撐要求，于是在歐洲開(kāi)頭了討論各種磁軸承方案。1975年，赫爾曼申請(qǐng)了無(wú)軸承電機(jī)專利，專利中提出了電機(jī)繞組極對(duì)數(shù)和磁軸承繞組極對(duì)數(shù)的關(guān)系為±1。用赫爾曼提出的方案，在那個(gè)年月是不行能制造出無(wú)軸承電機(jī)的。

你可能感愛(ài)好的關(guān)于無(wú)軸承電機(jī)的討論報(bào)告：2022-2022年中國(guó)無(wú)軸承電機(jī)行業(yè)市場(chǎng)進(jìn)展現(xiàn)狀及投資前景猜測(cè)報(bào)告2022-2022年中國(guó)無(wú)刷單軸承電機(jī)行業(yè)市場(chǎng)進(jìn)展現(xiàn)狀及投資前景猜測(cè)2022-2022年無(wú)軸承電機(jī)市場(chǎng)行情監(jiān)測(cè)及投資可行性討論報(bào)告2022-2022年中國(guó)無(wú)軸承電機(jī)行業(yè)進(jìn)展前景分析及進(jìn)展策略討論報(bào)告2022-2022年中國(guó)無(wú)刷單軸承電機(jī)行業(yè)進(jìn)展前景分析及進(jìn)展策略討論查看更多報(bào)告隨著磁性材料磁性能進(jìn)一步提高，為永磁同步電機(jī)奠定了有力競(jìng)爭(zhēng)地位。同時(shí)，隨著雙極晶體管的應(yīng)用，以及和柏林格爾提出的無(wú)損開(kāi)關(guān)電路結(jié)合，能夠制造出滿意無(wú)軸承電機(jī)要求的新一代高性能功率放大器。大約在1985年，具有快速和負(fù)載力量的功率開(kāi)關(guān)器件和數(shù)字信號(hào)處理器的消失，使得已經(jīng)提出20多年的溝通電機(jī)矢量掌握技術(shù)才得以實(shí)際應(yīng)用，這樣解決了無(wú)軸承電機(jī)數(shù)字掌握的難題。瑞士蘇黎世聯(lián)邦工學(xué)院的比克爾在這些科技進(jìn)步的基礎(chǔ)上，于20世紀(jì)80年月后期才首次制造出無(wú)軸承電機(jī)。

幾乎與比克爾同時(shí)，1990年日本A.Chiba首次實(shí)現(xiàn)磁阻電機(jī)的無(wú)軸承技術(shù)。

1993年，蘇黎世聯(lián)邦工學(xué)院的R.Schoeb首次實(shí)現(xiàn)溝通電機(jī)的無(wú)軸承技術(shù)。

無(wú)軸承電機(jī)取得實(shí)際應(yīng)用，關(guān)鍵性突破是1998年蘇黎世聯(lián)邦工學(xué)院的巴萊塔研制出無(wú)軸承永磁同步薄片電機(jī)，電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，大大降低了掌握系統(tǒng)費(fèi)用，在許多領(lǐng)域具有很大應(yīng)用價(jià)值。

2000年，蘇黎世聯(lián)邦工學(xué)院的S.Sliber研制出無(wú)軸承單相電機(jī)，再一次在無(wú)軸承電機(jī)討論歷史上前進(jìn)了一步，降低了掌握系統(tǒng)的費(fèi)用，使得無(wú)軸承電機(jī)實(shí)際應(yīng)用不僅僅是可想的，而且是經(jīng)濟(jì)的。無(wú)軸承電機(jī)像機(jī)械軸承支承的電機(jī)一樣簡(jiǎn)潔，電氣掌握系統(tǒng)并不簡(jiǎn)單，在許多領(lǐng)域采納無(wú)軸承電機(jī)也很經(jīng)濟(jì)。我們認(rèn)為在不久的將來(lái)，這種技術(shù)在中國(guó)將取得廣泛的應(yīng)用。

無(wú)軸承電機(jī)特點(diǎn)及應(yīng)用

無(wú)軸承電機(jī)是依據(jù)磁軸承與電機(jī)產(chǎn)生電磁力原理的相像性，把磁軸承中產(chǎn)生徑向力的繞組安裝在電機(jī)定子上，通過(guò)解耦掌握實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力的獨(dú)立掌握。無(wú)軸承電機(jī)具有磁懸浮磁軸承全部?jī)?yōu)點(diǎn)，需要免修理、長(zhǎng)壽命運(yùn)行，無(wú)菌、無(wú)污染以及有毒有害液體或氣體的傳輸是無(wú)軸承電機(jī)典型應(yīng)用場(chǎng)合。目前得到了如下應(yīng)用。

1.半導(dǎo)體工業(yè)

在蝕刻、制板、清洗或拋光等加工過(guò)程中需用腐蝕性化學(xué)液體，產(chǎn)品質(zhì)量很大程度上取決于化學(xué)液體質(zhì)量，液體輸送泵是關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。像酸液、有機(jī)溶劑等腐蝕的化學(xué)液體，泵必需無(wú)污染牢靠傳輸，并且泵要具有抗腐蝕和耐肯定溫度的要求。傳統(tǒng)氣動(dòng)和薄片泵壽命短，大多數(shù)耐溫最高只有100℃左右，運(yùn)動(dòng)閥和薄片仍舊會(huì)產(chǎn)生少量的微粒，液體傳輸也存在著不勻稱的脈動(dòng)，影響了工藝處理質(zhì)量。采納無(wú)軸承電機(jī)密封泵能解決傳統(tǒng)傳輸中存在的缺陷，大大滿意精密半導(dǎo)體器件生產(chǎn)工藝要求。目前，功率為300W的無(wú)軸承電機(jī)密封泵已經(jīng)在半導(dǎo)體工業(yè)得到應(yīng)用。

2.化工領(lǐng)域放射性環(huán)境或高溫輻射環(huán)境等惡劣條件下，用無(wú)軸承電機(jī)密封泵進(jìn)行廢料處理，能解決機(jī)械軸承磨損和修理的難題。在化學(xué)工業(yè)，對(duì)有效密封傳輸和生產(chǎn)系統(tǒng)的需求進(jìn)一步提高，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸密封的密封泵，機(jī)械軸承需要潤(rùn)滑，據(jù)報(bào)道80%的故障是由于密封失效引起的，20%是軸承、連接及其它故障。為了平安生產(chǎn)，免遭環(huán)境污染，使用無(wú)軸承電機(jī)密封泵是最佳選擇。目前，蘇黎世聯(lián)邦工學(xué)院和Sulzer泵公司合作完成了功率為30kW的無(wú)軸承密封泵樣機(jī)的研制和測(cè)試工作，進(jìn)入了試運(yùn)行階段。

3.生命科學(xué)領(lǐng)域

心臟是生命的永動(dòng)機(jī)，一旦發(fā)生故障難以修復(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連續(xù)的福音。利用機(jī)械軸承的血泵會(huì)產(chǎn)生摩擦和發(fā)熱，使血細(xì)胞破損，引起溶血、凝血和血栓，甚至危及病人生命。蘇黎世聯(lián)邦工學(xué)院和Levitronix公司研制勝利的無(wú)軸承永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的血泵和可以移植到人體內(nèi)的心臟左心室?guī)椭b置已經(jīng)在臨床中應(yīng)用。

討論和應(yīng)用前景

我國(guó)開(kāi)展磁懸浮列車和磁軸承討論多年，自20世紀(jì)90年月后期，江蘇高校、沈陽(yáng)工業(yè)高校和南京航空航天高校等先后得到了國(guó)家自然科學(xué)基金資助，開(kāi)展了無(wú)軸承電機(jī)討論工作，在理論和試驗(yàn)方面取得了一些成果。江蘇高校電氣信息工程學(xué)院朱？秋與瑞士蘇黎世聯(lián)邦工學(xué)院J.Hugel教授等共同開(kāi)展了功率為4kW的無(wú)軸承永磁同步電機(jī)討論和應(yīng)用工作，攻克了傳感器檢測(cè)、功率損耗等關(guān)鍵技術(shù)難題，勝利研制出世界上第一臺(tái)功率為4kW的無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)，估計(jì)2022年將在化工工業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)等得到應(yīng)用。

在美國(guó)、日本等國(guó)家，無(wú)軸承電機(jī)在生命科學(xué)、制藥行業(yè)、化工行業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)、食品工業(yè)等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步進(jìn)展，在許多特別的電氣傳動(dòng)領(lǐng)域必將轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的傳動(dòng)和傳輸方式，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、削減污染將會(huì)起到重要作用。因此，在