图1  电磁轴承几乎实现了无摩擦的传动轴导向

现代化可调速的直接驱动装置结合磁性轴承技术方案能够明显提高空气压缩机和制冷压缩机的工作效率。一般机械设备驱动测的功率损失约在15%左右，而通过利用上述方案该损失可降低至6%

节约压缩机耗能的解决方案有很多种。在生产中使用最多的是螺杆压缩机，但是由于受结构设计的限制，与涡轮压缩机相比螺杆压缩机能耗更大。不过通过对螺杆式和涡轮式空气压缩机的损失功率模型进行计算对比可以清楚看到螺杆压缩机的节能潜力是非常大的。

如果目前正在使用的螺杆压缩机（约500万台）的10%被涡轮压缩机所替代，那么节约的能源（按平均功率100kW、每年365天、每天工作12h计算）可供欧洲500万家庭使用一年。

正确的驱动技术提高节能潜力

正确选择压缩机的驱动技术方案也可令压缩机节约大量能源。迄今为止一直使用的恒速电动机和利用润滑油进行润滑的电机轴承所引起的驱动功率损失约占15%。若在压缩机驱动系统中采用可变转速电机和电磁轴承（见图1）的高速直接驱动方案，则可将功率损失降低至6%。

SKF公司研发的电磁轴承是现代可变转速驱动的新型解决方案，可解决用涡轮压缩机代替螺杆压缩机进行压缩空气生产和制冷的问题；正常工作条件下，其可将工作效率提高至75%~85%。

通过技术上的改进，还可获得很多其他好处，如减少能源消耗、提高系统工作可靠性、消灭轴承零部件磨损、延长轴承使用寿命、维护保养更加简单且减少了占地面积等。此外，这一技术改造还可以降低工作时的运行费用，例如空调系统、工业制冷系统以及油、气工业企业的运行费用。

图2  电磁轴承、线圈绕组以及位置传感器

目前，压缩机技术中一直使用的是低转速的机械变速器，这样就必须使用润滑油润滑轴承。而在新的直接驱动方案中，压缩机叶轮是直接与驱动轴耦合的。在此方案中采用了电磁轴承，由于该轴承中没有金属件的相互接触，因此几乎没有摩擦的“支承”，也不存在轴承的磨损，只有很小的空气摩擦，而这些摩擦带来的机械损失是非常小的。今天的涡轮式压缩机中所采用的多是传统的恒定转速和变速器以及需要润滑油润滑的轴承。此类系统的动力输入侧的总效率为85%。若采用变频器来实现可变转速的控制，系统效率还会降低，这是因为变频器会引起功率损失，所以此时系统的效率仅能达到82%。

虽然在电磁轴承和直接驱动的新方案中也要考虑变频器的功率损失，但整个方案可以实现的节能使得整体效率提高到了94%左右。在与传统技术的比较中，驱动动力输入侧的效率可以提高9%~12%。

电磁轴承的环保性能

现代化电动机技术的另一优势是提高了电动机的转速，而且其电磁轴承在工作时无需润滑，因此，具有很好的环保性能。另外，其还可在控制系统的控制下进行精密的高速运行、结构紧凑并实现了重量优化。

过去电磁轴承只在非常特殊的场合中应用，如要求极高转速的场合。而现在，其有了更加广泛的应用领域。这首先要归功于SKF的技术研发，它使得电磁轴承调节装置的体积变得很小。同时，与相同规格的传统电磁轴承相比，新的电磁轴承拥有更强大的功率。

电磁轴承作为一个整体系统由三大主要部件组成，包括生成电磁力的电磁轴承定子和转子、五坐标轴中测定轴位置的位置传感器以及带有控制运算功能的监控器。监控器主要用于调节电磁轴承定子启动所需的电流，以保证轴精确到达指定位置（见图2）。

电磁轴承定子由一块包裹着铜线圈的铁皮组成，其作用在于生成磁场中的南极和北极。当在线圈绕组中施加电流后，会产生相应的引力，使轴在轴承中浮动和摆动。此时，监控器需调节施加给各个线圈绕组的电流，来保证轴与电磁轴承同轴并同心。在此调节过程中，位置传感器检测轴的位置，判断轴是否位于轴承中心，从而保证在仪器设备的整个使用寿命周期内轴始终处于理想的中心位置。

根据不同的应用目的，定子和转子之间的气隙范围通常为0.2~0.5mm。一般情况下，轴的旋转是由专门的动力源驱动的，如由涡轮机或集成在轴上的电动机来驱动。

现在，SKF公司能够利用电磁轴承技术为用户量身定制节约空气压缩机能耗的成套解决方案，优化用户的生产流程。
电磁轴承技术的佼佼者

2007年3月，SKF公司在法国Vernon的S2M厂中研发成功了电磁轴承，成为电磁轴承的著名供应商。电磁轴承多用于石油和天然气生产领域，主要用户有真空泵生产厂、小型压缩机生产厂以及涡轮式压缩机和压气机生产厂等。SKF在Calgary（加拿大）、德国、日本、莫斯科（俄罗斯）和卡塔尔等几个生产厂的共同努力下，已经成为世界上先进电磁轴承技术的领军企业。据该公司报道，截至目前为止，生产电磁轴承的200余名职工已创造了4000万欧元的销售收入。