微型电磁轴承的概况

随着超高速、超微旋转机械的不断发展,低摩擦、高效率、稳定性好的轴承成为必然之需,微型电磁轴承是其中之一。尽管科技人员对宏观旋转机械中的电磁轴承进行了大量的研究,但其在微机械中的应用尚处于起步阶段。与宏观电磁轴承相比,微型电磁轴承结构复杂,其磁体材料与大多数微加工技术不兼容,且对于动力MEMS来说,由于受温度的影响,电磁轴承需增加冷却系统以控制电磁轴承温度,同时,由于电磁轴承的不稳定性,需要添加反馈稳定系统,这样就会加剧整个微型旋转机械系统的复杂性。

微型磁轴承Qin等[13, 14]探讨了微型电磁轴承与宏观电磁轴承的差别,即采用微加工技术制作微型电磁轴承的可行性问题和电磁材料的相对渗透性问题,研制了定、转子直径分别为2.1mm和2. 6mm,厚度为250μm的微型电磁轴承,定、转子间的气隙间隙为10μm,如图2所示,报道了微型电磁轴承的相关设计、加工制造和控制问题及测试情况,并建立动力学模型来确定各种不同的控制参数。Kroki等[15]对微型电磁轴承施行单轴控制的方法,使直径为2mm的微转子受到磁力作用而悬浮运转,实验结果表明,径向载荷为0. 16N,转子最高速度为39 000r/min。此外,Fernandez等还设计了一种微型永磁轴承。