科创中国

行业领域

高端装备制造产业

需求背景

磁悬浮轴承是靠磁场力支承载荷或悬浮转子的一种支承形式。近年来，这种轴承发展很快，特别在高速、低摩阻、高（低）温及真空环境下的应用。磁悬浮轴承与其他支承形式相比有其独特的优越性，非常有发展前景。随着科技的不断进步与发展，磁悬浮轴承性能在不断地提升，同时受电子元件的集成化也促使其成本逐年降低。虽然国内外经过多年的探索，磁悬浮产品在不少领域成功地应用，但是该项技术领域仍然存在很多难题，如控制系统的优化设计以及材料转子轴系动力特性问题等。为了更有效地改进控制方法和策略，需要在深人研究控制系统的同时，着重研究转子系统的动力学特性，从而达到对复杂转子的理想控制。目前空调风机多采用机械轴承，风机主轴与轴承之间会产生机械摩擦，而电机必需克服这部分摩擦才能驱动风叶旋转，同时造成电机发热，产生较大幅度的振动，使得风机寿命降低。要想实现风机长时间的运行，还需轴承润滑系统和冷却系统的改进。如果采用磁悬浮轴承，定、转子之间没有机械摩擦，磁悬浮轴承运转阻力为零，不会发热，从而省去了冷却系统和润滑系统，减少了体积重量，提高了可靠性和寿命，悬浮运转大大减少了机械噪声同时也大大减少了机械振动，振动幅度远远小于普通风机，提高了整个空调的稳定性。

需解决的主要技术难题

1、如何提高磁轴承的固有频率的难题

悬浮轴承是磁悬浮动力装备的核心部件，其承载能力和控制精度决定了磁悬浮动力装备的最高转速。在部分产品中要求高转速（高于3万转/分），工作转速必须在固有频率以下，所以提高磁轴承的固有频率才能提高转子的最高转速。

2、解决磁悬浮轴承高刚度支撑与高精度控制技术难题

磁悬浮转子在高速旋转下，必须要求磁悬浮轴承具有高刚度的支撑和高精度的控制。因此，需要开展磁悬浮轴承高刚度支撑与高精度控制的研究与应用的探索和实践。

期望实现的主要技术目标

磁悬浮轴承的各种优点的实现是建立在一套复杂的电子控制系统上。因为构成系统重要组成部分的传感器费用比较高，再加上控制系统的设计费用，整体成本是普通机械轴承的数十倍以上，所以这在很大程度上限制了它在工业上的应用和推广，因此，期望的目标有两点：

一是进一步提升磁悬浮轴承高刚度支撑与高精度控制水平；

二是降低成本。

需求解析

解析单位：“科创中国”现代农业产业科技服务团（中国农业工程学会） 解析时间：2022-10-31

郑以宏

中国农业工程学会

研究员

综合评价

需求描述非常清晰，此项技术属于行业共性问题，我们的技术专家基本可以解决，在疫情允许的前提下，可以到现场指导企业生产。

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处理进度