Aktivni magnetski ležaj

Svi znaju da magneti imaju svojstvo privlačenja metala. Također jedan magnet može privući drugu. No, interakcija između njih nije ograničena samo na privlačnost, oni se mogu odbiti jedni druge. Materijal na polovima magneta - nasuprotni polovi privlače, isti polovi - odbijaju. Ova je imovina osnova svih električnih motora, a vrlo moćna.

Tu je i takva stvar kao levitacija pod utjecajem magnetskog polja, kada predmet smješten preko magneta (koji ima stup sličan njemu) visi u prostoru. Taj je efekt u praksi primijenjen u takozvanom magnetnom ležaju.

Što je magnetski ležaj?

Elektromagnetski uređaj tipa u kojem je rotirajuća osovina (rotor) poduprta u fiksnom dijelu (statoru) snagama magnetskog toka naziva se magnetski ležaj. Kada je mehanizam u pogonu, pod utjecajem su fizičke sile koje nastoje pomaknuti os. Da bi ih prevladao, magnetski ležaj je opremljen sustavom nadzora koji prati opterećenje i osigurava kontrolni signal za magnetski tok. Magneti su, pak, jači ili slabiji na rotoru, držeći ga u središnjem položaju.

Magnetski ležaj je pronašao široku primjenu u industriji. To su uglavnom snažni turbostrojevi. Zbog nedostatka trenja i sukladno tome potrebu korištenja maziva, pouzdanost strojeva uvelike se povećava. Trošenje čvorova se praktički ne promatra. Također se povećava i kvaliteta dinamičkih karakteristika i povećava učinkovitost.

Aktivni magnetski ležajevi

Magnetski ležaj, u kojem se stvara polje sile pomoću elektromagneta, naziva se aktivnim. Položaj elektromagneta se nalazi u ležajnom statoru, rotor je predstavljen metalnim vratilom. Cijeli sustav koji osigurava zadržavanje osovine u jedinici zove se aktivna magnetska suspenzija (AMP). Ima složenu strukturu i sastoji se od dva dijela:

• nosivi blok;
• elektronički kontrolni sustavi.

Glavni elementi AMP-a

• Ležaj je radijalno. Uređaj koji ima elektromagnete na statoru. Drže rotor. Postoje posebne ploče s feromagneta na rotoru. Kada je rotor suspendiran u srednjoj točki, njegov kontakt s statorom je odsutan. Induktivni senzori prate najmanju devijaciju položaja rotora u prostoru od nominalnog. Signali od njih kontroliraju snagu magneta na jednoj ili drugoj točki kako bi se uspostavila ravnoteža u sustavu. Radijalni razmak je 0,50-1,00 mm, aksijalni razmak je 0,60-1,80 mm.

• magnetski potisni ležaj radi na isti način kao i radijalno. Na osovini rotora s fiksnim potisnim diskom, na objema stranama nalaze se elektromagneti, pričvršćeni na stator.
• Ležajevi ležaja namijenjeni su za držanje rotora kada je uređaj u isključenom stanju ili u izvanrednim situacijama. Tijekom rada, pomoćni magnetski ležajevi nisu uključeni. Razmak između njih i vratila rotora je pola od magnetskog ležaja. Sigurnosni elementi su sastavljeni na temelju kuglastih uređaja ili klizne ležajeve.
• Kontrolna elektronika uključuje senzore položaja, pretvarače i pojačala. Cijeli sustav djeluje na principu podešavanja magnetskog toka u svakom pojedinom elektromagnetskom modulu.

Pasivni ležajevi magnetskog tipa

Magnetski ležajevi na stalnim magnetima su sustavi držanja vratila rotora, u kojem se ne koristi kontrolni krug s povratnom informacijom. Levitacija se provodi samo zbog sila visokog energetskog trajnog magneta.

Nedostatak ove suspenzije je potreba za upotrebom mehaničkog zaustavljanja, što dovodi do trenja i smanjene pouzdanosti sustava. Magnetski naglasak u tehničkom smislu još nije realiziran u ovoj shemi. Stoga se u praksi rijetko koristi pasivni ležaj. Postoji patentirani model, na primjer, Nikolajevjev suspenzija, koja još nije replicirana.

Magnetska vrpca u ležištu glavčine

Koncept "magnetskog Ležaj kotača " odnosi se na ASB sustav, koji se naširoko koristi u modernim automobilima. ASB ležaj obilježen je ugrađenim senzorom brzine kotača. Ovaj senzor je aktivni uređaj ugrađen u ležajni štit. Građen je na osnovi magnetskog prstena, na kojemu se izmjenjuju polovi elementa koji očitavaju promjenu magnetskog toka.

Kad se ležaj rotira, magnetsko polje koje proizvodi magnetni prsten se kontinuirano mijenja. Senzor bilježi ovu promjenu formiranjem signala. Zatim signal ulazi u mikroprocesor. Zahvaljujući tome, sustavi poput ABS i ESP rade. Već su ispravili rad automobila. ESP je odgovoran za elektroničku stabilizaciju, ABS regulira rotaciju kotača, razina tlaka u sustavu koči. Nadzire rad upravljačkog sustava, ubrzava u lateralnom smjeru, te ispravlja rad prijenosa i motora.

Glavna prednost ASB ležaja je sposobnost upravljanja brzinom vrtnje čak i pri vrlo niskim brojanjem okretaja. Istodobno se poboljšavaju ukupne dimenzije središta, pojednostavljenje montaže ležaja.

Kako napraviti magnetski ležaj

Najjednostavniji magnetski ležaj s vlastitim rukama je lako napraviti. Nije prikladan za praktičnu upotrebu, ali jasno pokazuje mogućnosti magnetske sile. Da biste to učinili trebate četiri neodimijska magneta istog promjera, dva magneta malo manjeg promjera, osovinu, na primjer komad plastične cijevi i zaustavljanje, na primjer staklo pola litre. Magneti manjeg promjera uz pomoć tople taline pričvršćeni su na krajeve cijevi na takav način da se pojavljuje zavojnica. U sredini jednog od ovih magneta, plastična kugla je zalijepljena izvana. Isti stupovi trebaju izgledati prema van. Četiri magneta s istim stupovima raspoređeni su u parovima na udaljenosti od duljine segmenta cijevi. Rotor se postavlja preko ležajnih magneta, a na strani gdje je plastična kugla zalijepljena, postavite ga plastičnom posudom. Ovdje je magnetski ležaj i spreman.