Kaikki tietävät, että magneeteilla on taipumus vetää puoleensa metalleja. Lisäksi yksi magneetti voi vetää puoleensa toista. Mutta niiden välinen vuorovaikutus ei rajoitu vetovoimaan, he voivat hylätä toisensa. Asia on magneetin navoissa - vastakkaiset navat vetävät puoleensa, samat navat hylkivät. Tämä ominaisuus on kaikkien sähkömoottoreiden, ja melko tehokkaiden, perusta.
On olemassa myös sellainen asia kuin levitaatio magneettikentän vaikutuksesta, kun magneetin päälle asetettu esine (jonka napa on samanlainen) roikkuu avaruudessa. Tämä vaikutus on toteutettu käytännössä niin kutsutussa magneettilaakerissa.
Mikä on magneettilaakeri
Sähkömagneettista tyyppiä olevaa laitetta, jossa pyörivää akselia (roottoria) tuetaan kiinteässä osassa (staattorissa) magneettivuon voimilla, kutsutaan magneettilaakeriksi. Kun mekanismi on toiminnassa, siihen vaikuttavat fyysiset voimat, jotka pyrkivät siirtämään akselia. Niiden voittamiseksi magneettilaakeri varustettiin ohjausjärjestelmällä, joka valvoo kuormitusta ja antaa signaalin magneettivuon voimakkuuden ohjaamiseksi. Magneetit puolestaan ovat vahvempia taisillä on vähemmän vaikutusta roottoriin pitäen sen keskiasennossa.
Magneettista laakeria on käytetty laaj alti teollisuudessa. Nämä ovat periaatteessa tehokkaita turbokoneita. Kitkan puuttumisen ja vastaavasti voiteluaineiden tarpeen vuoksi koneiden luotettavuus kasvaa monta kertaa. Solmujen kulumista ei käytännössä havaita. Se myös parantaa dynaamisten ominaisuuksien laatua ja lisää tehokkuutta.
Aktiiviset magneettilaakerit
Magneettista laakeria, jossa voimakenttä luodaan sähkömagneettien avulla, kutsutaan aktiiviseksi. Asetetut sähkömagneetit sijaitsevat laakerin staattorissa, roottoria edustaa metalliakseli. Koko järjestelmää, joka pitää akselin yksikössä, kutsutaan aktiiviseksi magneettiseksi jousitukseksi (AMP). Sillä on monimutkainen rakenne ja se koostuu kahdesta osasta:
- laakerilohko;
- elektroniset ohjausjärjestelmät.
AMP:n peruselementit
Radiaalilaakeri. Laite, jonka staattorissa on sähkömagneetit. Ne pitävät roottoria. Roottorin päällä on erityisiä ferromagneettilevyjä. Kun roottori on ripustettu keskipisteeseen, staattoriin ei ole kosketusta. Induktiiviset anturit seuraavat pienintäkin roottorin asennon poikkeamaa avaruudessa nimellisarvosta. Niiden signaalit ohjaavat magneettien voimakkuutta yhdessä tai toisessa järjestelmän tasapainon palauttamiseksi. Säteittäinen välys on 0,50-1,00 mm, aksiaalinen välys 0,60-1,80 mm
- Magneettinen laakerityöntövoima toimii samalla tavalla kuin radiaalinen. Roottorin akseliin on kiinnitetty työntölevy, jonka molemmilla puolilla on sähkömagneetit asennettuna staattoriin.
- Turvalaakerit on suunniteltu pitämään roottori, kun laite on pois päältä tai hätätilanteissa. Käytön aikana apumagneettiset laakerit eivät ole mukana. Niiden ja roottorin akselin välinen rako on puolet magneettilaakerista. Turvaelementit kootaan kuulalaitteiden tai liukulaakereiden pohj alta.
- Ohjauselektroniikka sisältää roottorin akselin asentoantureita, muuntimia ja vahvistimia. Koko järjestelmä toimii periaatteella, että magneettivuo säädetään jokaisessa yksittäisessä sähkömagneettimoduulissa.
Passiiviset magneettilaakerit
Kestomagneettilaakerit ovat roottorin akselin kiinnitysjärjestelmiä, jotka eivät käytä takaisinkytkentäohjauspiiriä. Levitaatio tapahtuu vain korkeaenergisten kestomagneettien voimien ansiosta.
Tällaisen jousituksen haittana on tarve käyttää mekaanista pysäytintä, mikä johtaa kitkan muodostumiseen ja vähentää järjestelmän luotettavuutta. Magneettista pysäytintä teknisessä mielessä ei ole vielä toteutettu tässä kaaviossa. Siksi käytännössä passiivista laakeria käytetään harvoin. On olemassa patentoitu malli, esimerkiksi Nikolaev-jousitus, jota ei ole vielä kopioitu.
Magneettinauha pyöränlaakerissa
Konsepti"magneettinen pyöränlaakeri" viittaa ASB-järjestelmään, jota käytetään laaj alti nykyaikaisissa ajoneuvoissa. ASB-laakeri eroaa siitä, että sen sisällä on sisäänrakennettu pyörän nopeusanturi. Tämä anturi on aktiivinen laite, joka on upotettu laakerin välikappaleeseen. Se on rakennettu magneettirenkaan pohjalle, jossa magneettivuon muutosta lukevan elementin navat vuorottelevat.
Kun laakeri pyörii, magneettirenkaan luomassa magneettikentässä tapahtuu jatkuva muutos. Anturi rekisteröi tämän muutoksen ja tuottaa signaalin. Sen jälkeen signaali lähetetään mikroprosessorille. Sen ansiosta järjestelmät, kuten ABS ja ESP, toimivat. He korjaavat jo auton työn. ESP vastaa elektronisesta vakautuksesta, ABS säätelee pyörien pyörimistä, järjestelmän painetaso on jarru. Se valvoo ohjausjärjestelmän toimintaa, kiihtyvyyttä sivusuunnassa ja korjaa myös vaihteiston ja moottorin toimintaa.
ASB-laakerin tärkein etu on kyky ohjata pyörimisnopeutta jopa erittäin alhaisilla nopeuksilla. Samalla navan paino- ja kokoilmaisimet paranevat, laakerin asennus yksinkertaistuu.
Miten tehdään magneettilaakeri
Yksinkertaisin tee-se-itse-magneettilaakeri on helppo valmistaa. Se ei sovellu käytännön käyttöön, mutta se näyttää selkeästi magneettisen voiman mahdollisuudet. Tätä varten tarvitset neljä saman halkaisijan omaavaa neodyymimagneettia, kaksi halkaisij altaan hieman pienempää magneettia, akselin, esimerkiksi palan muoviputkea, ja korostuksen,esimerkiksi puolen litran lasipurkki. Halkaisij altaan pienemmät magneetit kiinnitetään kuumaliimalla putken päihin siten, että saadaan kela. Yhden näistä magneeteista keskelle on liimattu muovipallo ulkopuolelta. Identtisten napojen tulee osoittaa ulospäin. Neljä magneettia, joilla on samat navat ylöspäin, asetetaan pareittain etäisyydelle putken segmentin pituudesta. Roottori asetetaan makaavien magneettien päälle ja muovipallon liimauspuolelle tuetaan muovipurkilla. Tässä on magneettilaakeri ja valmis.
