Principiul de funcționare și clasificarea rulmenților magnetici

 

Rulment magneticSistemele pot fi împărțite în trei categorii în funcție de principiile lor de funcționare: rulmenți magnetici activi, rulmenți magnetici pasivi și rulmenți magnetici hibridi.

 

Rulment magnetic activ

 

Lagărele magnetice active utilizează o forță electromagnetică controlabilă pentru a levita arborele rotativ, care este compus în principal din rotoare, solenoizi, senzori, controlere și amplificatoare de putere. Solenoizii sunt montați pe un stator suspendat într-un câmp magnetic generat de electromagneții plasați în simetrie radială, fiecare dintre aceștia fiind echipat cu unul sau mai mulți senzori pentru a monitoriza continuu modificările poziției arborelui. Semnalul emis de senzor, cu ajutorul sistemului electronic de control, corectează curentul prin electromagnet, astfel încât să controleze atracția electromagnetului, astfel încât arborele rotativ să funcționeze într-o stare stabilă și echilibrată și să atingă anumite cerințe de precizie.

 

Lagărele magnetice active pot fi împărțite în controlul curentului și controlul tensiunii conform diferitelor metode de control și pot fi împărțite în lagăre magnetice radiale și lagăre magnetice axiale conform diferitelor metode de susținere. În prezent, printre lagărele magnetice active, cel mai utilizat este lagărul magnetic controlat în curent continuu.

 

Partea mecanică a rulmentului magnetic activ este în general compusă dintr-un rulment radial și un rulment axial, iar rulmentul radial este compus dintr-un stator (electromagnet) și un rotor; Rulmenții axiali constau dintr-un stator (electromagnet) și o placă de împingere.

 

Deoarece rulmentul magnetic activ are avantajele poziției rotorului, rigiditatea și amortizarea rulmentului pot fi determinate de sistemul de control, acesta a fost cel mai utilizat pe scară largă în domeniul levitației magnetice, iar cercetarea rulmentului magnetic activ a fost întotdeauna în centrul cercetării tehnologiei levitației magnetice. După ani de muncă asiduă, teoria și metodele sale de proiectare au devenit din ce în ce mai mature.

 

Rulment magnetic pasiv

 

Ca formă de rulment magnetic, rulmentul magnetic pasiv are propriile sale avantaje unice, fiind de dimensiuni reduse, fără consum de energie și cu o structură simplă. Cea mai mare diferență dintre rulmenții magnetici pasivi și rulmenții magnetici activi este că primii nu au un sistem de control electronic activ, ci utilizează caracteristicile câmpului magnetic în sine pentru a levita arborele rotativ. În prezent, cei mai utilizați rulmenți magnetici pasivi sunt rulmenții cu magneți permanenți, compuși din magneți permanenți. Rulmenții cu magneți permanenți pot fi împărțiți în două tipuri: de repulsie și de aspirație.

 

Lagărele cu magneți permanenți pasivi pot fi utilizate atât ca lagăre radiale, cât și ca lagăre axiale (lagăre axiale), ambele putând fi de aspirație sau de repulsie. În funcție de direcția de magnetizare și de poziția relativă a inelului magnetic, lagărele cu magneți permanenți au o varietate de structuri de circuit magnetic. Există însă două structuri de bază.

 

Celălalt tip de rulment magnetic pasiv se bazează pe forța de aspirație care acționează între componentele magnetice moi magnetizate. Atunci când componenta rotorului se mișcă radial, efectul de aspirație provine din modificarea magnetorezistenței, de aceea se numește și „rulment magnetorezistiv”. Acest tip de rulment poate fi proiectat astfel încât partea cu magnet permanent să nu se rotească, ci doar partea cu fier moale să se rotească, astfel încât sistemul să aibă o stabilitate mai bună.

 

Combinația efectelor de stabilizare ale rulmenților cu reluctanță și ale solenoizilor activi are ca rezultat un sistem de rulmenți magnetici cu consum minim de energie.

 

Rulmenți magnetici hibridi

 

Lagărele magnetice hibride sunt formate pe baza unor lagăre magnetice active, lagăre magnetice pasive și a altor structuri auxiliare de susținere și stabilizare - un fel de sistem combinat de lagăre magnetice. Acesta ia în considerare caracteristicile complete ale lagărelor magnetice active și ale lagărelor magnetice pasive.

 

Rulmentul magnetic hibrid utilizează câmpul magnetic generat de magnetul permanent pentru a înlocui câmpul magnetic de polarizare statică al electromagnetului, ceea ce nu numai că poate reduce semnificativ consumul de energie al amplificatorului de putere, dar poate reduce și numărul de rotații în amperi a electromagnetului la jumătate, reduce volumul rulmentului magnetic și îmbunătățește capacitatea portantă.

 

Întrucât un câmp magnetic de polarizare este generat de un magnet permanent și un câmp magnetic controlat este generat de electromagnet, rulmenții magnetici hibridi cu magnet permanent și decalaj au următoarele avantaje:

 

1) Magnetul permanent este utilizat pentru a furniza câmpul magnetic static de polarizare, iar electromagnetul furnizează doar câmpul magnetic de control pentru echilibrarea sarcinii sau a interferențelor externe, ceea ce poate evita pierderile de putere cauzate de curentul de polarizare al sistemului și poate reduce încălzirea bobinei.

 

2) Numărul de spire necesar pentru electromagnetul rulmentului magnetic hibrid este mult mai mic decât cel al rulmentului magnetic activ, ceea ce contribuie la reducerea volumului rulmentului magnetic și la economisirea materialelor. Acest tip de rulment are avantajele dimensiunilor reduse, greutății reduse și eficienței ridicate și este potrivit pentru miniaturizare și aplicații de dimensiuni reduse.