[科普中国]-磁流体轴承

简介

磁流体轴承是以导电流体作润滑剂并有外加磁场的滑动轴承。磁场方向垂直于导电流体的流动方向，流体在磁场的作用下产生感生电流。感生电流与磁场相互作用产生的洛伦兹力对流体运动起阻滞作用从而使流体的等效粘度成倍增加。所以磁流体轴承的承载能力比普通流体润滑轴承的要高得多。1

结构及工作原理如图所示为磁流体轴承结构示意。轴承内套的内表面作为滑动轴承的摩擦面，与工作轴进行滑动配合，轴承内套可以由常用的青铜、黄铜、轴承合金等非导磁材料进行加工；环形永磁体由磁性较强的永磁体加工而成，环形磁体和轴承内套之间采用滑动配合，通过黏结剂的黏合作用使永磁体固定在轴承内套的外部；环形永磁体之间设有环形永磁体隔圈，永磁体隔圈采用非导磁金属或非金属材料加工，永磁体隔圈与永磁体及轴承内套之间采用黏结剂黏合在一起；永磁体固定环由非导磁材料加工，用来固定环形永磁体，永磁体固定环与轴承内套之间采用黏合剂黏结。整个磁流体轴承外观上为一环形柱体。在环形永磁体两侧的轴承套和永磁体固定环上开有径向孔，用来将磁流体送入到轴承套的内表面上。受环形永磁体的磁场作用，通过径向孔进入轴承套内表面的磁流体将在每块环形永磁体的两端位置对应的轴承内套的内表面和转动轴之间的间隙中形成由磁流体组成的环形液体“O”形圈，由于这一“O”形圈的存在，使得滑动轴承的润滑表面上始终具有充分的润滑介质，该“O”形圈不仅能实现润滑作用，同时具有不泄漏和一定的密封作用。2

常用的导电流体高温下高温下多用熔融的钠、钾和钠钾共晶合金。

常温环境下在常温环境中则用水银。

磁流体轴承的优缺点优点磁性流体被控制在润猾区域内，接触区的润滑状态稳定，不会出现干摩擦，消除了磨损，提高轴承的使用寿命；具有一定的自密封性能，不发生泄漏，不仅对外界不产生污染，同时外界的污染物也无法进人轴承间隙；可以在低速状态下仍能保持良好的油膜润滑；在较高的温度状态下仍可良好地作；可以在轴承间隙很小的条件下工作，因而具有较高的回转精度；节省润滑油，无须供油系统。2

缺点结构复杂、技术要求高限制了其广泛使用。

分类磁流体轴承与液体润滑的滑动轴承一样，可做成液体动压轴承和液体静压轴承，按结构型式分为圆柱径向轴承、平面推力轴承、球形轴承和锥形轴承等。图1为磁流体动压径向轴承，图2为磁流体静压推力轴承。磁流体推力轴承利用永久磁石异性相吸的原理如图3（a），而磁流体径向轴承利用永久磁石同性相斥的原理如图3（b），它们都是利用吸引力或排斥力把转子悬浮起来。3

应用磁流体轴承多用于航空航天，卫星与潜艇制导等尖端科学技术中。