磁軸承要得到廣泛的應(yīng)用，模擬控制器的在線調(diào)節(jié)性能差不能不說是其原因之一，因此，數(shù)字化方向是磁軸承的發(fā)展趨勢。同時(shí)，要實(shí)現(xiàn)磁軸承系統(tǒng)的智能化，顯然模擬控制器是難以滿足這方面的要求。因此從提高磁軸承性能、可靠性、增強(qiáng)控制器的柔性和減小體積、功耗和今后往網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展等角度，必須實(shí)現(xiàn)控制器數(shù)字化。近三十年來控制理論得到飛速發(fā)展并取得了廣泛應(yīng)用。
磁軸承的工作原理
利用電場力、磁場力使軸懸浮的滑動(dòng)軸承。用電場力懸浮的為靜電軸承，用磁場力懸浮的為磁力軸承（見圖），用電場力和磁場力共同懸浮的為組合式軸承。后一種軸承既有電極又有磁極，在電路連接上使電容和電感相互對應(yīng)調(diào)諧，其剛度比前兩者要高得多，而最大力所對應(yīng)的位移卻很小。電磁軸承因軸與軸承無直接接觸，不需潤滑，能在真空中和很寬的溫度范圍內(nèi)工作，摩擦阻力小，不受速度限制（有的轉(zhuǎn)速高達(dá)2300萬轉(zhuǎn)/分,線速度高達(dá)3倍音速）,使用壽命長,結(jié)構(gòu)可多樣化。靜電軸承需要很大的電場強(qiáng)度,應(yīng)用受到限制，只能在少數(shù)儀表中使用。磁力軸承具有較大的承載能力和剛度，已用于超高速列車、超高速離心機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、空間飛行器的角動(dòng)量飛輪、流量計(jì)、密度計(jì)、功率表、真空泵、精密穩(wěn)流器和陀螺儀等。隨著磁性材料和電子技術(shù)的發(fā)展，電磁軸承的應(yīng)用正日益擴(kuò)大。
電場力與電場強(qiáng)度、電位移和電極面積成正比，磁場力與磁場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁極面積成正比。適當(dāng)選擇電場或磁場參數(shù)和幾何尺寸，可得到一定的軸承承載能力和剛度。靜電吸力或磁引力與物體間距離的平方成反比，根據(jù)安爾休定理，這種靜力學(xué)系統(tǒng)是靜不定的，所以除采用抗磁體或超導(dǎo)體的軸承外，在靜電場或靜磁場下工作的軸承是不穩(wěn)定的。為使電磁軸承能穩(wěn)定工作，必須采用伺服裝置或調(diào)整電路參數(shù)等方法進(jìn)行控制。實(shí)際使用的電磁軸承一般由徑向軸承、推力軸承、伺服控制回路、阻尼器、速度傳感器或位置傳感器等組成。
