磁悬浮轴承是利用磁力作用将转子悬浮于空中,使转子与定子之间没有机械接触。其原理是磁感应线与磁浮线成垂直,轴芯与磁浮线是平行的,所以转子的重量就固定在运转的轨道上,利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑,形成整个转子悬空,在固定运转轨道上。
磁悬浮轴承是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成,其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上,转子受到一个向下的扰动,就会偏离其参考位置,这时传感器检测出转子偏离参考点的位移,作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号。
滚珠轴承为目前全球应用最广泛的轴承产品,其工作原理为利用低摩擦滚珠实现接触式支承。为了使滚珠轴承轴承更好地发挥作用,在使用过程中通常需要加入润滑油以减少摩擦,但易造成摩擦系数增大、使用寿命缩短、噪音大、轴承结构体脆弱等情况。在此背景下,磁悬浮轴承以其无接触式支承、无需使用润滑油等优势,受到众多厂商青睐。在市场需求带动下,我国磁悬浮轴承产量不断提升,2021年我国磁悬浮轴承产量突破2.5万套。
根据中研普华产业研究院发布的《2022-2027年磁悬浮轴承市场投资前景分析及供需格局研究预测报告》显示:
磁悬浮轴承在医疗、城市轨道交通、中央空调、电力系统、航空航天等领域应用广泛。目前,我国航空航天领域为磁悬浮轴承最大需求端,主要用于生产航空发动机主轴支承、磁悬浮储能飞轮、高速磨削机床主轴等产品。
数据显示,我国磁悬浮轴承市场规模达到12.45亿元,其中中央空调领域需求规模为1.32亿元,水处理、航空航天、能源、机械等其他领域需求规模为11.13亿元。到2020年底,磁悬浮离心机组在离心机的市场占有率有望接近40%,整体规模达到40亿元,未来几年内,磁悬浮离心机组都将保持高速增长。
磁悬浮轴承行业发展现状及市场投资前景
2021 年中国轴承市场规模突破 2000 亿。自 2006 年以来我国轴承市场规 模逐步扩大,据中国轴承工业协会,2021 年中国轴承市场规模为 2278 亿元/+8%。无论是从市场规模还是销售收入来看,我国都已经是世界第 三大轴承生产大国。
磁悬浮轴承主要用于高速设备, 其控制器的高速运算速度是非常必需的,传统控制器已不能满足磁悬浮轴承高速运算的要求,采用数字信号处理器DSP作磁悬浮轴承控制器是一种发展方向, 采用DSP作控制器有如下优点: 容易实现较复杂的、运算量较大和控制算法, 控制器参数容易修改; 乘法和加法由硬件实现, 运算速度非常快; 控制脉冲频率大大提高, 系统性能得到很好的改善; 容易实现信号处理和滤波电路, 减少外围电路。