Активний магнітний підшипник

Активний магнітний підшипник

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

Також існує таке поняття, як левітація під дією 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 якому обертовий вал (ротор) підтримується в нерухомій частині (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, сильніше або слабше впливає на ротор, зберігаючи його в центральному положенні.

Магнітний підшипник знайшов широке застосування в промисловості. Це переважно потужні турбомашини. Завдяки відсутності тертя і, відповідно, необхідності 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 створюється за допомогою електромагнітів, називається активним. Електромагніти позиційні розташовані в статорі підшипника, ротор представлений металевим валом. Вся система, що забезпечує утримання валу 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 ферромагніту. При підвішуванні ротора в середній точці відсутній його контакт зі статором. Індуктивні датчики відстежують найменше відхилення положення ротора в просторі від номінального. Сигнали від них керують силою магнітів у тій чи іншій точці для відновлення рівноваги в системі. Зазор радіальний становить 0.50-1.00 мм, осьовий - 0.60-1.80 мм.
  • Магнітний підшипник наполегливий працює таким же чином, як і радіальний. На валу ротора закріплений наполегливий диск, по обидва боки якого розташовуються електромагніти, закріплені на статорі.
  • Підшипники страхувальні призначені для утримання ротора, коли пристрій знаходиться у вимкненому стані або в аварійних ситуаціях. У 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 датчики положення валу 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 - це системи 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 необхідність використання механічного упору, що призводить до утворення тертя і зниження надійності системи. Магнітний акцент у технічному сенсі ще не реалізований у цій схемі. Тому на практиці пасивний підшипник застосовують нечасто. Є запатентована модель, наприклад підвіс Миколаєва, яку поки не вдалося повторити.

Магнітна стрічка в ступічному підшипнику

Поняття "" магнітний ступічний підшипник "" належить до 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 у прокладку підшипника. Він побудований на базі магнітного кільця, на якому чергуються полюси елемента, що зчитує зміну магнітного потоку.


Коли підшипник обертається, відбувається постійна зміна магнітного поля, створюваного магнітним кільцем. Датчик проводить реєстрацію цієї зміни, формуючи сигнал. Далі сигнал потрапляє в мікропроцесор. Завдяки ньому 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 у бічному напрямку, а також коригує роботу трансмісії і двигуна.

Головним плюсом підшипника ASB є можливість контролювати швидкість обертання навіть при дуже низьких обертах. При цьому масогабаритні показники ступиці поліпшуються, монтаж підшипника спрощується.

Як зробити підшипник магнітний

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