滑动轴承的刚度阻尼特性系数是转子角速度的函数，而对于磁浮轴承转子系统，其刚度阻尼特性系数是转子涡动频率的函数，这是两者的重大区别。

    下面分析陀螺效应对系统分析设计的影响

    考虑陀螺效应时的磁浮轴承转子系统可由图7中的传递函数框图表标。图中的系数K即系统的陀螺效应系数，标志着系统陀螺效应的大小，同时也给控制器解耦陀螺效应设计提供了理论依据。陀螺效应系数可由下式确定[9]

   

图7 磁浮轴承系统中的陀螺效应框图

    图7 中的为控制设定的转子转动的角度值，且系数为轴系质量。

    六、磁浮轴承精密磨床主轴系统设计过程

    如上所述，磁浮轴承支承的高速数控精密磨床主轴系统设计可综合为以下4个步骤。

    1、径向和轴向磁浮轴承的性能结构等参数设计;

    2、磁浮轴承主轴系统控制器参数的稳定域计算[4]，从而得到的是各向同性的系统参数，最终系统需通过调试达到各向异性。

    3、高速磁浮轴承主轴系统的动力学计算，以了解系统在高速运行时的稳定性。

    4、主轴系统的陀螺效应分析计算，以确定是否需要进行陀螺效应控制补偿。

    5、按照上述步骤，对图3所示超高速数控精密磁浮轴承外圆磨床主轴单元系统进行了设计，经实验证明是成功的。当然做更深入的研究是非常必要的[10]。

    七、结语

    磁浮轴承支承转子系统的设计是一个复杂的过程，其中主要的可分为:以轴承几何与电气参数为主的系统控制器的参数设计、以转子结构和轴承动特性系数为主的动力学性能设计以及特定条件下的陀螺效应解耦设计。除此之外，一个完整的磁浮轴承转子系统的设计还包括必要的机械设计、磁路与电磁场设计以及电子电路的设计等。一个稳定运行的磁浮轴承转子系统除了精确地设计外，系统的调试环节也是至关紧要的，有时甚至对成功与否起到决定性的作用。上述设计思想和方法经实践证明是可行的。

    目前，这种磁浮轴承已应用于高速大功率数控精密电主轴中[11]，采用CBN砂轮，进行高效深切磨削加工，在实验室中取得了成功，它可以将铸锻毛坯直接加工出成品，集粗精加工于一身，同普通磨削相比，加工工时可以缩短98%，使磨削实现了优质与高效的结合。

    磁浮轴承支承的数控高速精密主轴系统，具有高速、高刚度、高精度和可控等无可比拟的优点。应用该技术的超高速数控精密磨床，虽然初期投资成本高，但其优越的使用性能使其综合效益高。期望国内有关单位积极开拓，打破发达国家的技术垄断，使超高速数控精密磁浮轴承主轴单元技术尽早国产化，从而为我国的国防和现代化建设做出贡献。

    [参考文献]

    [1] 周志雄，宓海清，陈根余，等. 磨削技术的发展及关键技术. 中国机械工程，2000 ，11 (122) :186-189.

    [2] Foam2Zone Hslao，W.B.Rowe。Optimum magneticbearing design considering performance Limitation. 
J SMEInternational Journal Serise C ，1996 ，39 (3) :586-596.

    [3] 谢友柏. 磁轴承原理. 北京:科学出版社，1998.

    [4] 汪希平. 电磁轴承系统的参数设计与应用研究: [博士学位论文] . 西安:西安交通大学，1994.

    [5] 汪希平. 电磁轴承系统的刚度阻尼特性分析. 应用力学学报，1997 ，14 (3) :95-100.

    [6] 万金贵. 电磁轴承转子系统的动力学特性分析: [硕士学位论文] . 上海:上海大学，1999.

    [7] 汪希平，崔卫东. 电磁轴承用非接触式位移传感器的研究. 上海大学学报(自然科学版) ，1998 ，4 (1) :54-60.

    [8] 汪希平，万金贵. 轴向磁悬浮轴承用非接触式差动电感位移传感器的实验研究. 仪器仪表学报， 1998 ， 19 ( 6 ) :615-619.

    [9] 汪希平，陈学军. 陀螺效应对电磁轴承系统设计的影响.机械工程学报， 2001 ，37 (4) :48252.

    [10]李新生，杨作兴，汪希平. 磁轴承磨床电主轴全局线性化研究. 机械工程学报， 2002 ，38 (10) :122-126.

    [11]郭力，李波. 磁性轴承及其在高速电主轴中的应用. 精密制造与自动化， 2001 ， (1) :26-27