Активний магнітний підшипник

Всім відомо, що магніти мають властивістьпритягувати метали. Також один магніт може притягнути інший. Але взаємодія між ними не обмежена лише тяжінням, вони можуть відштовхувати один одного. Справа в полюсах магніту - різнойменні полюси притягуються, однойменні - відштовхуються. Це властивість покладено в основу всіх електродвигунів, і досить потужних.

Також існує таке поняття, як левітація піддією магнітного поля, коли поміщений над магнітом предмет (що має схожий з ним полюс) зависає в просторі. Цей ефект був застосований на практиці в так званому магнітному підшипнику.

Що являє собою магнітний підшипник

Пристрій електромагнітного типу, в якомуобертається вал (ротор) підтримується в нерухомої частини (статорі) силами магнітного потоку, називається підшипником магнітним. Коли механізм знаходиться в роботі, на нього впливають фізичні сили, які прагнуть змістити вісь. Щоб їх подолати, магнітний підшипник оснастили системою контролю, яка стежить за навантаженням і подає сигнал управління силою магнітного потоку. Магніти, в свою чергу, сильнішим чи слабшим впливає на ротор, зберігаючи його в центральному положенні.

Магнітний підшипник знайшов широке застосування впромисловості. Це в основному потужні турбомашини. Завдяки відсутності тертя і, відповідно, необхідність застосовувати мастильні матеріали, у багато разів підвищується надійність машин. Знос вузлів практично не спостерігається. Також підвищується якість динамічних характеристик і зростає ККД.

Активні магнітні підшипники

Підшипник магнітний, де силове поле створюєтьсяза допомогою електромагнітів, називається активним. Електромагніти позиційні розташовані в статорі підшипника, ротор представлений металевим валом. Вся система, що забезпечує утримання вала в агрегаті, називається активним магнітним підвісом (АМП). Він має складну будову і складається з двох частин:

• блоку підшипників;
• системи електронного управління.

Основні елементи АМП

• Підшипник радіальний. Пристрій, який має електромагніти на статорі. Вони утримують ротор. На роторі є спеціальні пластини з феромагніти. В разі монтажу ротора в середній точці відсутній його контакт зі статором. Індуктивні датчики відслідковують найменше відхилення положення ротора в просторі від номінального. Сигнали від них керують силою магнітів в тій чи іншій точці для відновлення рівноваги в системі. Зазор радіальний становить 0.50-1.00 мм, осьової - 0.60-1.80 мм.

• Магнітний підшипник завзятий працює таким же чином, як і радіальний. На валу ротора закріплений завзятий диск, по обидва боки якого розташовуються електромагніти, закріплені на статорі.
• Підшипники страхувальні призначені дляутримання ротора, коли пристрій знаходиться у вимкненому стані або в аварійних ситуаціях. В процесі роботи допоміжні магнітні підшипники не задіяні. Зазор між ними і валом ротора в два рази менше, ніж у магнітного підшипника. Страхувальні елементи зібрані на базі кулькових пристроїв або підшипників ковзання.
• Електроніка управління включає в себе датчикиположення вала ротора, перетворювачі і підсилювачі. Вся система працює за принципом регулювання магнітного потоку в кожному окремому модулі електромагніту.

Пасивні підшипники магнітного типу

Магнітні підшипники на постійних магнітах - цесистеми утримання валу ротора, в яких не використовується схема управління, що включає зворотний зв'язок. Левітація здійснюється тільки за рахунок сил високоенергетичних постійних магнітів.

Недоліком такого підвісу є необхідністьвикористання механічного упору, що призводить до утворення тертя і зниження надійності системи. Магнітний упор в технічному сенсі ще не реалізований в цій схемі. Тому на практиці пасивний підшипник застосовують нечасто. Є запатентована модель, наприклад підвіс Миколаєва, яку поки не вдалося повторити.

Магнітна стрічка в підшипника

Поняття "магнітний ступичний підшипник" відноситьсядо системи ASB, яка широко використовується в сучасних автомобілях. Підшипник ASB відрізняється тим, що всередині має вбудований датчик швидкості обертання колеса. Цей датчик є активним пристроєм, впровадженим в прокладку підшипника. Він побудований на базі магнітного кільця, на якому чергуються полюси елемента, що зчитує зміна магнітного потоку.

Коли підшипник обертається, відбувається постійнезміна магнітного поля, що створюється магнітним кільцем. Датчик проводить реєстрацію цієї зміни, формуючи сигнал. Далі сигнал потрапляє в мікропроцесор. Завдяки ним працюють такі системи, як ABS і ESP. Вже вони коригують роботу автомобіля. ESP відповідає за електронну стабілізацію, ABS регулює обертання коліс, рівень тиску в системі - гальмівний. Він стежить за роботою рульової системи, прискоренням в бічному напрямку, а також коригує роботу трансмісії і двигуна.

Головним плюсом підшипника ASB єможливість контролювати швидкість обертання навіть при дуже низьких оборотах. При цьому масогабаритні показники маточини поліпшуються, монтаж підшипника спрощується.

Як зробити підшипник магнітний

Найпростіший магнітний підшипник своїми рукамизробити нескладно. Він не підійде для практичного застосування, зате наочно покаже можливості магнітної сили. Для цього знадобляться чотири неодімових магніту одного діаметра, два магніти трохи меншого діаметру, вал, наприклад відрізок пластикової трубки, і упор, наприклад скляна півлітрова банка. Магніти меншого діаметра за допомогою термоклею кріплять до торців трубки таким чином, щоб вийшла як би котушка. Посередині одного з цих магнітів зовні приклеюють пластиковий кульку. Однакові полюси повинні дивитися назовні. Чотири магніту такими ж полюсами вгору розкладають попарно на відстані довжини відрізка трубки. Ротор розташовують над лежачими магнітами і з того боку, де приклеєний пластиковий кульку, підпирають його пластикової банкою. Ось магнітний підшипник і готовий.