高温磁性材料-磁力轴承的关键

作者：bearingpower        发表时间：2010-12-12

高温磁性材料，是开发各种新式武器装备成功的关键。实现新动力系统（电动系统）的 核心技术，包括高能量集成电源、起动器/发电机组内置的主推进发 动机和非接触磁力轴承。集成电源装置的工作温度，目前仅限于300 ℃/左右，但是，第二代电动航天飞机（MEAⅡ）到5年打算工作在 500～600℃内。德克萨斯大学奥斯汀机电中心（UT-CEM）正在为美国 国防部的新型混合式电力作战车辆研制武器系统脉冲电源用的飞轮交 流发电机，以及电力投弹装置用的装置调整电源。这种交流发电机也 是推进和全有源电磁悬浮系统用感应牵引电动机的电源，它们贮藏的 能量每00rpm达25MJ；间歇式工作的武器系统，须提供峰值功率 5MW，连续功率达350kW，用于推进相关的负荷。高速发动机工作，可 将起动器/发电机磁性材料的温度推到400℃以上，并要求能承受 825MPa应力。由于磁芯损耗和气泵损耗，转子材料的实际工作温度还 会受到自旋接入转子产生的热影响。高应力和高工作温度，将会使机 电元件产生蠕变变形。因此，电动系统要求高速起动器/发电机组并 入主推动发动机内，并能够在大应力、高温、只有空气冷却的环境中 工作， 还要用先进的磁力轴承，从总体上取得无润滑无摩擦发动机的优点 。 美国三军业务部门、 NASA和航空工业部门都对磁力轴承很感兴趣，特别强调高温应用，因 为他们打算把它作为未来气轮发动机的部件（主轴）；集成电源和较 大型主推进发电机的转子，都用磁力支撑，以消除摩擦和相应的磨损 。用永磁体设计的轴承比只用软磁材料的轴承体积小，重量轻，运转 功耗低。但是，现在永磁材料的工作温度比软磁材料低得多。而大型 涡轮风扇发动机用后部径向轴承要求最高工作温度超过550℃，宇航 动力系统中的旋转贮能装置，可能会始终在宇宙极端温度下工作。 此外，飞 行控制用机电操纵系统和二次电源，也需要开发高温磁性体，以优化 飞行系统设计。美军正积极开发高能武器。计划到2030年消除对传统 军火的需要。无论平台是建在陆地还是建在海上或空中，这些武器都 需要高功率、轻能源。随着功率发生和贮能技术的进步，继续改善日 益增长的电功率发生、自起动能力、高速磁轴承运转和机电元件的空 气冷却，这些就成了关键问题。 工作温度较高的 磁性材料，则有助于所有这一切的设计和改善。随着军事和民品机电 应力的继续发展，为了提高总体性能，对电力系统的要求还要提高。 开发以更高速度和温度的发电、配电和用电系统，这是一种十分明显 的发展趋势。新的磁性材料系列，是能够实现高档应用的关键。