| 首頁>軸承新聞>挑戰(zhàn)無軸承電機(jī)，首先面向超純水泵用途 |
挑戰(zhàn)無軸承電機(jī)，首先面向超純水泵用途
中國軸承網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間:2008/07/09
無軸承電機(jī)不使用球軸承和滑動軸承，能夠在非接觸的狀態(tài)下利用磁力支撐軸，并同時(shí)施加旋轉(zhuǎn)力。2008年5月28日，致力于無軸承電機(jī)實(shí)用化的風(fēng)險(xiǎn)公司——Motor Solution（總部：千葉縣野田市）宣告成立。該公司將首先投產(chǎn)用于半導(dǎo)體制造工廠中的超純水泵的電機(jī)，使銷售額達(dá)到約100萬日元。
該公司為大學(xué)創(chuàng)辦的風(fēng)險(xiǎn)公司，其目的是投產(chǎn)東京理科大學(xué)理工學(xué)部電氣電子信息工學(xué)系教授千葉明等人開發(fā)的“交替極型（Consequent-Pole）”無軸承電機(jī)。董事長由千葉教授學(xué)生時(shí)代一起進(jìn)行研究的楊仲慶擔(dān)任，千葉教授任專務(wù)董事。楊仲慶還是提供電機(jī)驅(qū)動用逆變電路受托開發(fā)的Myway技研公司董事長。Motor Solution的注冊資本為1400萬日元，由長年與千葉一起從事研究的人員提供。新公司的目標(biāo)是在業(yè)務(wù)化后第三年，使無軸承電機(jī)的開發(fā)、制造與銷售，以及普通電機(jī)的受托服務(wù)的合計(jì)銷售額達(dá)到1億日元。
無軸承電機(jī)因?yàn)闊o需滑座，所以具有以下特征：（1）幾乎不產(chǎn)生灰塵；（2）能夠高速旋轉(zhuǎn)；（3）能夠耐極低溫、真空等難以使用潤滑油的環(huán)境；（4）噪聲小；（5）基本上無摩擦損失。因此一直是研究的熱點(diǎn)。
以往雖然有過在電機(jī)上另行安裝磁軸承的先例，但是隨著電機(jī)的大型化，出現(xiàn)了不管電機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)，都需要隨時(shí)供應(yīng)懸浮電力的課題。對此，研究人員通過靈活利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，開發(fā)出了旋轉(zhuǎn)的同時(shí)使軸懸浮的方式，但這種方式普遍存在浮力較小、扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通電機(jī)等問題。
千葉教授在研究中發(fā)現(xiàn)，交替極型結(jié)構(gòu)極為適合于無軸承電機(jī)結(jié)構(gòu)。浮力能夠達(dá)到此前的無軸承電機(jī)的30倍以上，扭矩也只比普通電機(jī)降低10％左右。
交替極型的結(jié)構(gòu)如下：使轉(zhuǎn)子中嵌入的永磁鐵全部沿同一方向（例如N極全部朝外），并在磁鐵與磁鐵之間設(shè)置鐵心。這樣，轉(zhuǎn)子外側(cè)N極發(fā)出的磁通量將首先進(jìn)入對置的定子，然后出現(xiàn)彎轉(zhuǎn)，由定子進(jìn)入轉(zhuǎn)子的鐵心（即鐵心成為S極。成為“交替極”），最后返回該磁鐵S極，形成磁路。交替極型結(jié)構(gòu)最初由英國研究人員開發(fā)，其目的是減少磁鐵數(shù)量，以降低電機(jī)價(jià)格。
使用上述轉(zhuǎn)子時(shí)，由于支撐軸的磁通量全部通過轉(zhuǎn)子的鐵心，因此，即使增加永磁鐵的厚度，也不會出現(xiàn)退磁現(xiàn)象，并且，無論轉(zhuǎn)子位于什么角度，都可產(chǎn)生穩(wěn)定的對軸支持力。不需要類似編碼器的角度位置傳感器及其相應(yīng)的高速控制。
此次應(yīng)用于超純水泵的是5軸控制無軸承電機(jī)。可以對電機(jī)徑向軸位差（二維）、軸向位差、軸沿徑向傾斜位差（二維），共計(jì)5個(gè)軸向進(jìn)行控制。電機(jī)直徑不到200mm，去除軸的突起部分后，電機(jī)全長也不到200mm。具有最高轉(zhuǎn)速6000rpm、功率1.2kW、最大扭矩約2N·m的性能。軸向載荷約為100N。另外，軸位置的控制使用渦流式傳感器。
開發(fā)此次電機(jī)的難點(diǎn)在于必須把轉(zhuǎn)子和定子的間隙擴(kuò)大到5mm。由于泵為密封泵，線圈部分密封，在水中也能夠使用，葉輪和電機(jī)都可直接置于水中。也就是說，轉(zhuǎn)子和定子均由樹脂覆蓋，之間通入水，需要額外設(shè)置一定間隙，縮小對水的阻力。為此，該公司這次在轉(zhuǎn)子和定子周圍設(shè)置了2mm的樹脂層，并在樹脂層之間設(shè)置了1mm的間隙。“普通電機(jī)的間隙為0.5mm左右。為了把這一距離擴(kuò)大10倍，并且使其在無軸承的情況下高效工作，設(shè)計(jì)過程非常艱辛”（千葉教授）。因?yàn)楫?dāng)間隙較小時(shí)，二維電磁場分析可以與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，如果擴(kuò)大間隙，設(shè)計(jì)就需要使用三維電磁場分析。
Motor Solution的競爭對手是總部位于瑞士蘇黎世的Levitronics。Levitronics的產(chǎn)品為2軸控制，當(dāng)水壓突然改變時(shí)，軸會發(fā)生傾斜，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和定子碰撞。此次，Motor Solution將搶在Levitronics之前上市5軸控制超純水泵，除了在惡劣環(huán)境下使用的用途之外，還將最大限度地利用無機(jī)械軸承的優(yōu)勢，向可使高速旋轉(zhuǎn)的軸進(jìn)行緩慢位移等特殊用途進(jìn)軍.
推薦給朋友 評論 關(guān)閉窗口
| 推薦信息 |
| □人本集團(tuán)參加GAF2017軸承技能發(fā)展論壇 □黑龍江奧運(yùn)火炬手簡介:哈爾濱軸承集團(tuán)公司于海生 □西北軸承(000595):業(yè)績高成長 強(qiáng)勢突破 □羅氏軸承引進(jìn)新設(shè)備月產(chǎn)值提高四成 □軸承行業(yè)發(fā)展中要研究思考的幾大問題 |
上一篇:萬向集團(tuán)軸承公司大型號產(chǎn)品國際配套喜獲豐收
下一編:陶瓷軸承行業(yè)的優(yōu)點(diǎn)