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高溫磁性材料----磁力軸承的關(guān)鍵

    高溫磁性材料,是開(kāi)發(fā)各種新式武器裝備成功的關(guān)鍵。實(shí)現(xiàn)新動(dòng)力系統(tǒng)(電動(dòng)系統(tǒng))的核心技術(shù),包括高能量集成電源、起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)組內(nèi)置的主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)和非接觸磁力軸承。集成電源裝置的工作溫度,目前僅限于300℃/左右,但是,第二代電動(dòng)航天飛機(jī)(MEAⅡ)到2005年打算工作在500~600℃內(nèi)。德克薩斯大學(xué)奧斯汀機(jī)電中心(UT-CEM)正在為美國(guó)國(guó)防部的新型混合式電力作戰(zhàn)車(chē)輛研制武器系統(tǒng)脈沖電源用的飛輪交流發(fā)電機(jī),以及電力投彈裝置用的裝置調(diào)整電源。這種交流發(fā)電機(jī)也是推進(jìn)和全有源電磁懸浮系統(tǒng)用感應(yīng)牽引電動(dòng)機(jī)的電源,它們貯藏的能量每20000rpm達(dá)25MJ;間歇式工作的武器系統(tǒng),須提供峰值功率5MW,連續(xù)功率達(dá)350kW,用于推進(jìn)相關(guān)的負(fù)荷。高速發(fā)動(dòng)機(jī)工作,可將起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)磁性材料的溫度推到400℃以上,并要求能承受825MPa應(yīng)力。由于磁芯損耗和氣泵損耗,轉(zhuǎn)子材料的實(shí)際工作溫度還會(huì)受到自旋接入轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱影響。高應(yīng)力和高工作溫度,將會(huì)使機(jī)電元件產(chǎn)生蠕變變形。因此,電動(dòng)系統(tǒng)要求高速起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)組并入主推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi),并能夠在大應(yīng)力、高溫、只有空氣冷卻的環(huán)境中工作,還要用先進(jìn)的磁力軸承,從總體上取得無(wú)潤(rùn)滑無(wú)摩擦發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。

    美國(guó)三軍業(yè)務(wù)部門(mén)、NASA和航空工業(yè)部門(mén)都對(duì)磁力軸承很感興趣,特別強(qiáng)調(diào)高溫應(yīng)用,因?yàn)樗麄兇蛩惆阉鳛槲磥?lái)氣輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部件(主軸);集成電源和較大型主推進(jìn)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子,都用磁力支撐,以消除摩擦和相應(yīng)的磨損。用永磁體設(shè)計(jì)的軸承比只用軟磁材料的軸承體積小,重量輕,運(yùn)轉(zhuǎn)功耗低。但是,現(xiàn)在永磁材料的工作溫度比軟磁材料低得多。而大型渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)用后部徑向軸承要求最高工作溫度超過(guò)550℃,宇航動(dòng)力系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)貯能裝置,可能會(huì)始終在宇宙極端溫度下工作。

    此外,飛行控制用機(jī)電操縱系統(tǒng)和二次電源,也需要開(kāi)發(fā)高溫磁性體,以優(yōu)化飛行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。美軍正積極開(kāi)發(fā)高能武器。計(jì)劃到2030年消除對(duì)傳統(tǒng)軍火的需要。無(wú)論平臺(tái)是建在陸地還是建在海上或空中,這些武器都需要高功率、輕能源。隨著功率發(fā)生和貯能技術(shù)的進(jìn)步,繼續(xù)改善日益增長(zhǎng)的電功率發(fā)生、自起動(dòng)能力、高速磁軸承運(yùn)轉(zhuǎn)和機(jī)電元件的空氣冷卻,這些就成了關(guān)鍵問(wèn)題。工作溫度較高的磁性材料,則有助于所有這一切的設(shè)計(jì)和改善。隨著軍事和民品機(jī)電應(yīng)力的繼續(xù)發(fā)展,為了提高總體性能,對(duì)電力系統(tǒng)的要求還要提高。開(kāi)發(fā)以更高速度和溫度的發(fā)電、配電和用電系統(tǒng),這是一種十分明顯的發(fā)展趨勢(shì)。新的磁性材料系列,是能夠?qū)崿F(xiàn)高檔應(yīng)用的關(guān)鍵。

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井兮精密軸承(上海)有限公司是一家專(zhuān)業(yè)從事軸承及工業(yè)機(jī)械備部件進(jìn)出口的國(guó)際性貿(mào)易公司,在工業(yè)領(lǐng)域已有多年的軸承配套及工業(yè)服務(wù)經(jīng)驗(yàn),在新老客戶中有著良好的口碑。

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