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无轴承电机研究和应用�景

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  无轴承电机起���展在费拉里斯和特斯拉�明多相交�系统�,19世纪80年代中期,多沃罗沃尔斯基�明了三相异步电机,异步电机无需电刷和��器,但长期高速�行,轴承维护�养�是难题。
  二次世界大战�,直��轴承技术的�展,使得电机和传动系统无接触�行�为�能,但这�传动系统造价很高,因为��性物体��能在一个�定�场中稳定悬浮。主动�轴承的�明,解决了这个难题,但用主动�轴承支承刚性转��在5个自由度上施加控制力,�轴承体积大�结构��和造价高。
  20世纪��期,为了满足核能开�和利用,需�用超高速离心分离方法生产浓缩铀,�轴承能满足高速电机支撑�求,于是在欧洲开始了研究���轴承计划。1975年,赫尔曼申请了无轴承电机专利,专利中�出了电机绕组�对数和�轴承绕组�对数的关系为±1.用赫尔曼�出的方案,在那个年代是��能制造出无轴承电机的。
  ���性�料�性能进一步�高,为永��步电机奠定了有力竞争地�。�时,����晶体管的应用,以�和�林格尔�出的无�开关电路结�,能够制造出满足无轴承电机�求的新一代高性能功率放大器。大约在1985年,具有快速和负载能力的功率开关器件和数字信�处�器的出现,使得已��出20多年的交�电机矢�控制技术�得以实际应用,这样解决了无轴承电机数字控制的难题。瑞士�黎世�邦工学院的比克尔在这些科技进步的基础上,于20世纪80年代�期�首次制造出无轴承电机。
  几乎与比克尔�时,1990年日本A.Chiba首次实现�阻电机的无轴承技术。
  1993年,�黎世�邦工学院的R.Schoeb首次实现交�电机的无轴承技术。
  无轴承电机�得实际应用,关键性�破是1998年�黎世�邦工学院的巴莱塔研制出无轴承永��步薄片电机,电机结构简�,大大�低了控制系统费用,在很多领域具有很大应用价值。
  2000年,�黎世�邦工学院的S.Sliber研制出无轴承�相电机,�一次在无轴承电机研究历�上�进了一步,�低了控制系统的费用,使得无轴承电机实际应用�仅仅是�想的,而且是�济的。无轴承电机�机械轴承支承的电机一样简�,电气控制系统并���,在很多领域采用无轴承电机也很�济。我们认为在�久的将�,这�技术在中国将�得广泛的应用。
  无轴承电机特点�应用无轴承电机是根��轴承与电机产生电�力原�的相似性,把�轴承中产生径�力的绕组安装在电机定�上,通过解耦控制实现对电机转矩和径�悬浮力的独立控制。无轴承电机具有�悬浮�轴承所有优点,需��维修�长寿命�行,无��无污染以�有毒有害液体或气体的传输是无轴承电机典型应用场�。目�得到了如下应用。
  1.�导体工业在蚀刻�制��清洗或抛光等加工过程中需用�蚀性化学液体,产�质�很大程度上�决于化学液体质�,液体输�泵是关键的一个环节。
  �酸液�有机溶剂等�蚀的化学液体,泵必须无污染��传输,并且泵�具有抗�蚀和�一定温度的�求。传统气动和薄片泵寿命短,大多数�温�有100℃左�,�动阀和薄片�然会产生少�的微粒,液体传输也存在���匀的脉动,影�了工艺处�质�。采用无轴承电机密�泵能解决传统传输中存在的缺陷,大大满足精密�导体器件生产工艺�求。目�,功率为300W的无轴承电机密�泵已�在�导体工业得到应用。
  2.化工领域放射性环境或高温�射环境等�劣�件下,用无轴承电机密�泵进行废料处�,能解决机械轴承磨�和维修的难题。
  在化学工业,对有效密�传输和生产系统的需求进一步�高,传统的转轴密�的密�泵,机械轴承需�润滑,�报�80%的故障是由于密�失效引起的,20%是轴承�连接�其它故障。为了安全生产,��环境污染,使用无轴承电机密�泵是选择。目�,�黎世�邦工学院和Sulzer泵公��作完�了功率为30kW的无轴承密�泵样机的研制和测试工作,进入了试�行阶段。
  3.生命科学领域心�是生命的永动机,一旦�生故障难以修�。利用人工心�部分或全部替代心�功能�为心�病患者生命延续的�音。利用机械轴承的血泵会产生摩擦和�热,使血细胞破�,引起溶血��血和血栓,甚至��病人生命。�黎世�邦工学院和Levitronix公�研制�功的无轴承永�电机驱动的血泵和�以移�到人体内的心�左心室辅助装置已�在临床中应用。
  研究和应用�景我国开展�悬浮列车和�轴承研究多年,自20世纪90年代�期,江�大学�沈阳工业大学和�京航空航天大学等先�得到了国家自然科学基金资助,开展了无轴承电机研究工作,在�论和实验方��得了一些�绩。
  江�大学电气信�工程学院朱?秋与瑞士�黎世�邦工学院J.Hugel教授等共�开展了功率为4kW的无轴承永��步电机研究和应用工作,攻克了传感器检测�功率�耗等关键技术难题,�功研制出世界上�功率为4kW的无轴承永�薄片电机,预计2004年将在化工工业��导体工业等得到应用。
  在美国�日本等国家,无轴承电机在生命科学�制�行业�化工行业��导体工业�食�工业等领域得到了应用。��我国�济进一步�展,在很多特殊的电气传动领域必将改�传统的传动和传输方�,对�高产�质���低�本��少污染将会起到��作用。因此,在我国无轴承电机具有很大潜在应用市场,积�开展无轴承电机的研究和应用具有现实和深远�义。 ��:考试大-建筑工程类考试

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