高溫磁性材料----磁力軸承的關(guān)鍵
高溫磁性材料,是開發(fā)各種新式武器裝備成功的關(guān)鍵。實現(xiàn)新動力系統(tǒng)(電動系統(tǒng))的核心技術(shù),包括能量集成電源、起動器/發(fā)電機(jī)組內(nèi)置的主推進(jìn)發(fā)動機(jī)和非接觸磁力軸承。集成電源裝置的工作溫度,目前只限于300℃/左右,但是,二代電動航天飛機(jī)(MEAⅡ)到2005年打算工作在500~600℃內(nèi)。德克薩斯大學(xué)奧斯汀機(jī)電中心(UT-CEM)正在為美防部的新型混合式電力作戰(zhàn)車輛研制武器系統(tǒng)脈沖電源用的飛輪交流發(fā)電機(jī),以及電力投彈裝置用的裝置調(diào)整電源。這種交流發(fā)電機(jī)也是推進(jìn)和全有源電磁懸浮系統(tǒng)用感應(yīng)牽引電動機(jī)的電源,它們貯藏的能量每20000rpm達(dá)25MJ;間歇式工作的武器系統(tǒng),須提供峰值功率5MW,連續(xù)功率達(dá)350kW,用于推進(jìn)相關(guān)的負(fù)荷。高速發(fā)動機(jī)工作,可將起動器/發(fā)電機(jī)磁性材料的溫度推到400℃以上,并要求能承受825MPa應(yīng)力。由于磁芯損耗和氣泵損耗,轉(zhuǎn)子材料的實際工作溫度還會受到自旋接入轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱影響。高應(yīng)力和高工作溫度,將會使機(jī)電元件產(chǎn)生蠕變變形。因此,電動系統(tǒng)要求高速起動器/發(fā)電機(jī)組并入主推動發(fā)動機(jī)內(nèi),并能夠在大應(yīng)力、高溫、只有空氣冷卻的環(huán)境中工作,還要用_的磁力軸承,從總體上取得無潤滑無摩擦發(fā)動機(jī)的優(yōu)點。
美三軍業(yè)務(wù)部門、NASA和航空工業(yè)部門都對磁力軸承很感興趣,特別強(qiáng)調(diào)高溫應(yīng)用,因為他們打算把它作為未來氣輪發(fā)動機(jī)的部件(主軸);集成電源和較大型主推進(jìn)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子,都用磁力支撐,以消除摩擦和相應(yīng)的磨損。用永磁體設(shè)計的軸承比只用軟磁材料的軸承體積小,重量輕,運轉(zhuǎn)功耗低。但是,現(xiàn)在永磁材料的工作溫度比軟磁材料低得多。而大型渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)用后部徑向軸承要求特高工作溫度_過550℃,宇航動力系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)貯能裝置,可能會始終在宇宙_端溫度下工作。
此外,飛行控制用機(jī)電操縱系統(tǒng)和二次電源,也需要開發(fā)高溫磁性體,以優(yōu)化飛行系統(tǒng)設(shè)計。美軍正積_開發(fā)能量武器。計劃到2030年消除對傳統(tǒng)軍火的需要。無論平臺是建在陸地還是建在海上或空中,這些武器都需要高功率、輕能源。隨著功率發(fā)生和貯能技術(shù)的進(jìn)步,繼續(xù)_日益增長的電功率發(fā)生、自起動能力、高速磁軸承運轉(zhuǎn)和機(jī)電元件的空氣冷卻,這些_成了關(guān)鍵問題。工作溫度較高的磁性材料,則有助于所有這所有的設(shè)計和_。隨著軍事和民品機(jī)電應(yīng)力的繼續(xù)發(fā)展,為了提高總體性能,對電力系統(tǒng)的要求還要提高。開發(fā)以_速度和溫度的發(fā)電、配電和用電系統(tǒng),這是一種_明顯的發(fā)展趨勢。新的磁性材料系列,是能夠?qū)崿F(xiàn)高等應(yīng)用的關(guān)鍵。