Принцип на работа и класификација на магнетни лежишта

 

Магнетно лежиштеСистемите можат да се поделат во три категории според нивниот принцип на работа: активно магнетно лежиште, пасивно магнетно лежиште и хибридно магнетно лежиште.

 

Активно магнетно лежиште

 

Активните магнетни лежишта користат контролирана електромагнетна сила за да ја левитираат ротирачката оска, која главно е составена од ротори, соленоиди, сензори, контролери и засилувачи на моќност. Соленоидите се монтирани на статор кој е суспендиран во магнетно поле генерирано од електромагнети поставени во радијална симетрија, од кои секој е опремен со еден или повеќе сензори за континуирано следење на промените во положбата на оската. Излезниот сигнал од сензорот, со помош на електронскиот систем за контрола, ја корегира струјата низ електромагнетот, со цел да се контролира привлечноста на електромагнетот, така што ротирачката оска работи во стабилна и избалансирана состојба и постигнува одредени барања за точност.

 

Активните магнетни лежишта можат да се поделат на лежишта за контрола на струја и напон според различни методи на контрола, а можат да се поделат на радијални магнетни лежишта и аксијални магнетни лежишта според различни методи на потпора. Во моментов, меѓу активните магнетни лежишта, најшироко користено е магнетното лежиште со контрола на еднонасочна струја.

 

Механичкиот дел од активното магнетно лежиште генерално е составен од радијално лежиште и аксијално лежиште, а радијалното лежиште е составено од статор (електромагнет) и ротор; Аксијалните лежишта се состојат од статор (електромагнет) и потисна плоча.

 

Бидејќи активното магнетно лежиште има предности во однос на положбата на роторот, цврстината и амортизацијата на лежиштето може да се одредат од контролниот систем, тоа е најшироко користено во областа на магнетната левитација, а истражувањето на активното магнетно лежиште отсекогаш било во фокусот на истражувањето на технологијата на магнетна левитација. По години напорна работа, неговата теорија и методи на дизајн стануваат сè позрели.

 

Пасивно магнетно лежиште

 

Како форма на магнетно лежиште, пасивното магнетно лежиште има свои уникатни предности, мали се по големина, не трошат енергија и се едноставни по структура. Најголемата разлика помеѓу пасивните магнетни лежишта и активните магнетни лежишта е тоа што првите немаат активен електронски систем за контрола, туку ги користат карактеристиките на самото магнетно поле за да ја левитираат ротирачката оска. Во моментов, најчесто користените пасивни магнетни лежишта се лежишта со трајни магнети составени од трајни магнети. Лежиштата со трајни магнети можат да се поделат на два вида: одбивен тип и вшмукувачки тип.

 

Пасивните лежишта со трајни магнети можат да се користат и како радијални лежишта и како потисни лежишта (аксијални лежишта), при што обете можат да бидат вшмукувачки или одбивни. Во зависност од насоката на магнетизација и релативната положба на магнетниот прстен, лежиштата со трајни магнети имаат различни структури на магнетни кола. Но, постојат две основни структури.

 

Другиот вид пасивно магнетно лежиште се базира на силата на вшмукување, која дејствува помеѓу магнетизираните мекомагнетни компоненти. Кога компонентата на роторот се движи радијално, ефектот на вшмукување доаѓа од промената на магнетоотпорноста, па затоа се нарекува и „магнеторезистивно лежиште“. Овој вид лежиште може да се дизајнира така што делот со перманентен магнет не ротира, туку само делот од меко железо ротира, така што системот има подобра стабилност.

 

Комбинацијата на стабилизирачките ефекти на лежиштата со релативна отпорност и активните соленоиди резултира со систем на магнетни лежишта со минимална потрошувачка на енергија.

 

Хибридни магнетни лежишта

 

Хибридните магнетни лежишта се формираат врз основа на активни магнетни лежишта, пасивни магнетни лежишта и некои други помошни потпорни и стабилизирачки структури - еден вид комбиниран систем на магнетни лежишта. Тој ги зема предвид сеопфатните карактеристики на активните магнетни лежишта и пасивните магнетни лежишта.

 

Хибридното магнетно лежиште е да го користи магнетното поле генерирано од перманентниот магнет за да го замени статичкото пристрасно магнетно поле на електромагнетот, што не само што може значително да ја намали потрошувачката на енергија на засилувачот на енергија, туку и да го намали бројот на амперски вртења на електромагнетот за половина, да го намали волуменот на магнетното лежиште и да го подобри капацитетот на носивост.

 

Бидејќи перманентниот магнет генерира поларизирано магнетно поле, а електромагнетот генерира контролирано магнетно поле, хибридните магнетни лежишта со поместување на перманентниот магнет ги имаат следниве предности:

 

1) Перманентниот магнет се користи за обезбедување на статичко магнетно поле со пристрасност, а електромагнетот обезбедува само контролно магнетно поле за балансирање на оптоварувањето или надворешните пречки, што може да ја избегне загубата на енергија предизвикана од струјата на пристрасност на системот и да го намали загревањето на серпентина.

 

2) Бројот на вртежи потребни за електромагнетот на хибридното магнетно лежиште е многу помал од оној на активното магнетно лежиште, што е погодно за намалување на волуменот на магнетното лежиште и заштеда на материјали. Овој вид лежиште има предности како што се мала големина, мала тежина и висока ефикасност, и е погоден за минијатуризација и апликации со мала големина.