Прынцып працы і класіфікацыя магнітных падшыпнікаў

 

Магнітны падшыпнікСістэмы можна падзяліць на тры катэгорыі ў залежнасці ад прынцыпу працы: актыўны магнітны падшыпнік, пасіўны магнітны падшыпнік і гібрыдны магнітны падшыпнік.

 

Актыўны магнітны падшыпнік

 

Актыўныя магнітныя падшыпнікі выкарыстоўваюць кіраваную электрамагнітную сілу для левітацыі круцільнага вала, які ў асноўным складаецца з ротараў, саленоідаў, датчыкаў, кантролераў і ўзмацняльнікаў магутнасці. Саленоіды ўсталяваны на статары, які падвешаны ў магнітным полі, якое ствараецца электрамагнітамі, размешчанымі ў радыяльнай сіметрыі, кожны з якіх абсталяваны адным або некалькімі датчыкамі для пастаяннага кантролю змяненняў становішча вала. Сігнал, які выходзіць з датчыка, з дапамогай электроннай сістэмы кіравання карэктуе ток праз электрамагніт, каб кантраляваць прыцягненне электрамагніта, каб круцільны вал працаваў у стабільным і збалансаваным стане і дасягаў пэўных патрабаванняў да дакладнасці.

 

Актыўныя магнітныя падшыпнікі можна падзяліць на падшыпнікі з кіраваннем токам і падшыпнікі з кіраваннем напружаннем у залежнасці ад розных метадаў кіравання, а таксама на радыяльныя магнітныя падшыпнікі і восевыя магнітныя падшыпнікі ў залежнасці ад розных метадаў падтрымкі. У цяперашні час сярод актыўных магнітных падшыпнікаў найбольш шырока выкарыстоўваецца магнітны падшыпнік з кіраваннем пастаянным токам.

 

Механічная частка актыўнага магнітнага падшыпніка звычайна складаецца з радыяльнага падшыпніка і восевага падшыпніка, а радыяльны падшыпнік складаецца са статара (электрамагніта) і ротара; восевыя падшыпнікі складаюцца са статара (электрамагніта) і ўпорнай пласціны.

 

Паколькі актыўны магнітны падшыпнік мае перавагі размяшчэння ротара, калянасць і дэмпфаванне падшыпніка могуць вызначацца сістэмай кіравання, ён найбольш шырока выкарыстоўваецца ў галіне магнітнай левітацыі, і даследаванне актыўных магнітных падшыпнікаў заўсёды было ў цэнтры ўвагі даследаванняў тэхналогіі магнітнай левітацыі. Пасля гадоў напружанай працы яго тэорыя і метады праектавання сталі ўсё больш і больш сталымі.

 

Пасіўны магнітны падшыпнік

 

Як від магнітнага падшыпніка, пасіўны магнітны падшыпнік мае свае ўнікальныя перавагі: ён невялікі па памеры, не спажывае шмат энергіі і мае простую канструкцыю. Найбольшае адрозненне паміж пасіўнымі магнітнымі падшыпнікамі і актыўнымі магнітнымі падшыпнікамі заключаецца ў тым, што першыя не маюць актыўнай электроннай сістэмы кіравання, а выкарыстоўваюць характарыстыкі самога магнітнага поля для падняцця круцільнага вала. У цяперашні час найбольш шырока выкарыстоўванымі пасіўнымі магнітнымі падшыпнікамі з'яўляюцца падшыпнікі з пастаяннымі магнітамі, якія складаюцца з пастаянных магнітаў. Падшыпнікі з пастаяннымі магнітамі можна падзяліць на два тыпы: адштурхвальныя і ўсмоктвальныя.

 

Пасіўныя падшыпнікі з пастаяннымі магнітамі могуць выкарыстоўвацца як радыяльныя, так і ўпорныя (восевыя) падшыпнікі, якія могуць быць усмоктвальнымі або адштурхоўвальнымі. У залежнасці ад кірунку намагнічанасці і адноснага становішча магнітнага кольца, падшыпнікі з пастаяннымі магнітамі маюць розныя структуры магнітных ланцугоў. Але існуюць дзве асноўныя структуры.

 

Іншы тып пасіўнага магнітнага падшыпніка заснаваны на сіле ўсмоктвання, якая дзейнічае паміж намагнічанымі мяккімі магнітнымі кампанентамі. Калі кампанент ротара рухаецца радыяльна, эфект ўсмоктвання ўзнікае з-за змены магнітасупраціву, таму яго таксама называюць «магнітарэзістыўным падшыпнікам». Гэты тып падшыпніка можа быць распрацаваны такім чынам, што частка з пастаяннага магніта не круціцца, а круціцца толькі частка з мяккага жалеза, што паляпшае стабільнасць сістэмы.

 

Спалучэнне стабілізуючых эфектаў рэактыўных падшыпнікаў і актыўных саленоідаў прыводзіць да стварэння магнітнай падшыпнікавай сістэмы з мінімальным спажываннем энергіі.

 

Гібрыдныя магнітныя падшыпнікі

 

Гібрыдныя магнітныя падшыпнікі фарміруюцца на аснове актыўных магнітных падшыпнікаў, пасіўных магнітных падшыпнікаў і некаторых іншых дапаможных апорных і стабілізуючых канструкцый - гэта разнавіднасць камбінаванай сістэмы магнітных падшыпнікаў. Яна ўлічвае комплексныя характарыстыкі актыўных магнітных падшыпнікаў і пасіўных магнітных падшыпнікаў.

 

Гібрыдны магнітны падшыпнік выкарыстоўвае магнітнае поле, якое ствараецца пастаянным магнітам, для замены статычнага магнітнага поля зрушэння электрамагніта, што можа не толькі значна знізіць спажыванне энергіі ўзмацняльнікам магутнасці, але і паменшыць колькасць ампер-віткоў электрамагніта ўдвая, паменшыць аб'ём магнітнага падшыпніка і палепшыць грузападымальнасць.

 

Паколькі магнітнае поле зрушэння ствараецца пастаянным магнітам, а кіраванае магнітнае поле — электрамагнітам, гібрыдныя магнітныя падшыпнікі з пастаянным магнітам маюць наступныя перавагі:

 

1) Пастаянны магніт выкарыстоўваецца для стварэння статычнага магнітнага поля зрушэння, а электрамагніт забяспечвае толькі кіравальнае магнітнае поле для балансавання нагрузкі або знешніх перашкод, што дазваляе пазбегнуць страт магутнасці, выкліканых токам зрушэння сістэмы, і паменшыць нагрэў шпулькі.

 

2) Колькасць абаротаў, неабходных для электрамагніта гібрыднага магнітнага падшыпніка, значна меншая, чым у актыўнага магнітнага падшыпніка, што спрыяе памяншэнню аб'ёму магнітнага падшыпніка і эканоміі матэрыялаў. Гэты тып падшыпніка мае перавагі малога памеру, лёгкай вагі і высокай эфектыўнасці, і падыходзіць для мініяцюрызацыі і невялікіх памераў прымянення.