Всеки знае, че магнитите са склонни да привличат метали. Освен това един магнит може да привлече друг. Но взаимодействието между тях не се ограничава до привличане, те могат да се отблъскват. Материята е в полюсите на магнита - противоположните полюси се привличат, същите полюси се отблъскват. Това свойство е в основата на всички електрически двигатели, и то доста мощни.
Има и такова нещо като левитация под въздействието на магнитно поле, когато обект, поставен върху магнит (имащ полюс, подобен на него), виси в пространството. Този ефект е приложен на практика в така наречения магнитен лагер.
Какво е магнитен лагер
Устройство от електромагнитен тип, при което въртящ се вал (ротор) се поддържа в неподвижна част (статор) от сили на магнитен поток, се нарича магнитен лагер. Когато механизмът е в действие, той се влияе от физически сили, които се стремят да изместят оста. За да ги преодолее, магнитният лагер е оборудван със система за управление, която следи натоварването и дава сигнал за контрол на силата на магнитния поток. Магнитите от своя страна са по-силни илиима по-малък ефект върху ротора, като го държи в централна позиция.
Магнитният лагер е широко използван в индустрията. Това са основно мощни турбомашини. Поради липсата на триене и съответно необходимостта от използване на смазочни материали, надеждността на машините се увеличава многократно. Износването на възлите практически не се наблюдава. Освен това подобрява качеството на динамичните характеристики и повишава ефективността.
Активни магнитни лагери
Магнитният лагер, при който силовото поле се създава с помощта на електромагнити, се нарича активен. Позиционните електромагнити са разположени в лагерния статор, роторът е представен от метален вал. Цялата система, която поддържа вала в модула, се нарича активно магнитно окачване (AMP). Той има сложна структура и се състои от две части:
- лагерен блок;
- електронни системи за управление.
Основни елементи на AMP
Радиален лагер. Устройство, което има електромагнити на статора. Те държат ротора. На ротора има специални феромагнитни пластини. Когато роторът е окачен в средната точка, няма контакт със статора. Индуктивните сензори проследяват най-малкото отклонение на положението на ротора в пространството от номиналното. Сигналите от тях контролират силата на магнитите в една или друга точка, за да възстановят баланса в системата. Радиалната хлабина е 0,50-1,00 мм, аксиалната хлабина е 0,60-1,80 мм
- магнитен лагертягата работи по същия начин като радиалната. Върху вала на ротора е закрепен тягов диск, от двете страни на който има монтирани електромагнити на статора.
- Предпазните лагери са проектирани да държат ротора, когато устройството е изключено или в извънредни ситуации. По време на работа допълнителните магнитни лагери не участват. Разстоянието между тях и вала на ротора е наполовина по-малко от това на магнитен лагер. Предпазните елементи се сглобяват на базата на сачмени устройства или плъзгащи лагери.
- Управляващата електроника включва сензори за положение на вала на ротора, преобразуватели и усилватели. Цялата система работи на принципа на регулиране на магнитния поток във всеки отделен електромагнитен модул.
Пасивни магнитни лагери
Лагерите с постоянен магнит са системи за задържане на вала на ротора, които не използват верига за управление с обратна връзка. Левитацията се осъществява само благодарение на силите на високоенергийните постоянни магнити.
Недостатъкът на такова окачване е необходимостта от използване на механичен стоп, което води до образуване на триене и намалява надеждността на системата. Магнитният стоп в технически смисъл все още не е внедрен в тази схема. Следователно на практика пасивният лагер се използва рядко. Има патентован модел, например Николаевско окачване, което все още не е репликирано.
Магнитна лента в лагера на колелото
Концепция"магнитен колесен лагер" се отнася до системата ASB, която се използва широко в съвременните превозни средства. Лагерът ASB е различен по това, че има вграден сензор за скорост на колелото вътре. Този сензор е активно устройство, вградено в дистанционера на лагера. Изграден е на базата на магнитен пръстен, върху който се редуват полюсите на елемент, който отчита промяната в магнитния поток.
Когато лагерът се върти, има постоянна промяна в магнитното поле, създадено от магнитния пръстен. Сензорът регистрира тази промяна, генерирайки сигнал. След това сигналът се изпраща към микропроцесора. Благодарение на него работят системи като ABS и ESP. Вече коригират работата на колата. ESP отговаря за електронната стабилизация, ABS регулира въртенето на колелата, нивото на налягане в системата е спирачката. Той следи работата на кормилната система, ускорението в странична посока, а също така коригира работата на трансмисията и двигателя.
Основното предимство на ASB лагера е възможността да се контролира скоростта на въртене дори при много ниски скорости. В същото време индикаторите за теглото и размера на главината са подобрени, монтажът на лагера е опростен.
Как да си направим магнитен лагер
Най-простият магнитен лагер "направи си сам" е лесен за изработка. Не е подходящ за практическа употреба, но ясно ще покаже възможностите на магнитната сила. За да направите това, имате нужда от четири неодимови магнита със същия диаметър, два магнита с малко по-малък диаметър, вал, например парче пластмасова тръба, и акцент,например половин литров стъклен буркан. Магнити с по-малък диаметър са прикрепени към краищата на тръбата с горещо лепило по такъв начин, че да се получи намотка. В средата на един от тези магнити от външната страна е залепена пластмасова топка. Еднаквите стълбове трябва да гледат навън. Четири магнита с еднакви полюси нагоре са разположени по двойки на разстояние от дължината на тръбния сегмент. Роторът се поставя върху лежащите магнити и от страната, където е залепена пластмасовата топка, се поддържа с пластмасов буркан. Ето го магнитният лагер и готов.
