磁悬浮冷压缩机转子的动力学分析和试验研究

张舒月，李青，2，伍继浩†

（1.航天低温推进剂技术国家重点实验室，中国科学院理化技术研究所，北京 100190；2.华中科技大学 能源与动力工程学院，湖北 武汉 430074）

随着超流氦在高能物理、核聚变、超导电力等领域的广泛应用，大型超流氦低温制冷系统已成为不可或缺的基础支撑设施.对于2 K 温区的大型氦低温系统，目前国际上普遍通过采用串联多级离心式冷压缩机在低温负压下对过冷槽减压降温的方法来获得1.8 K～2 K 的超流氦[1].冷压缩机作为超流氦系统核心部件，需要工作在负压低温环境下，工作转速达数万转每分钟.苛刻的运行条件对转子的支撑设备提出了较高的要求.常规的油脂润滑轴承在高转速下存在摩擦产热和寿命短等问题；气体轴承的转速较高，但由于压缩机的叶轮端需要工作在2 kPa的低压环境，采用气体轴承势必会对下端低温轴的密封提出更加严格的要求.

主动式磁悬浮轴承（Active Magnetic Bearing，AMB）利用电磁力将转子无摩擦无润滑地悬浮于空间，具有无磨损、高转速、寿命长等普适优点[2].对于立式离心式压缩机而言，还可以采用主动控制的方式精确定位转子的轴向位置，改变叶顶间隙，控制进出压缩机的质量流率，从而达到预防压缩机喘振的目的[3].主动式磁悬浮轴承被认为是当前超流氦制冷系统中冷压缩机转子支撑部件的最佳选择[4].

根据冷压缩机的应用需求，建立一套准确和完善的磁悬浮转子动力学特性的计算方法对于前期磁轴承……