Magneettilaakereiden toimintaperiaate ja luokittelu

 

Magneettinen laakeriJärjestelmät voidaan jakaa kolmeen luokkaan toimintaperiaatteensa mukaan: aktiivinen magneettilaakeri, passiivinen magneettilaakeri ja hybridimagneettilaakeri.

 

Aktiivinen magneettilaakeri

 

Aktiiviset magneettilaakerit käyttävät ohjattavaa sähkömagneettista voimaa pyörivän akselin leijuttamiseen. Akselin pääosin muodostavat roottorit, solenoidit, anturit, ohjaimet ja tehovahvistimet. Solenoidit on asennettu staattoriin, joka on ripustettu säteittäisesti symmetriaan sijoitettujen sähkömagneettien synnyttämään magneettikenttään. Jokainen sähkömagneetti on varustettu yhdellä tai useammalla anturilla, jotka jatkuvasti valvovat akselin asennon muutoksia. Anturin signaali korjaa elektronisen ohjausjärjestelmän avulla sähkömagneetin läpi kulkevaa virtaa ja ohjaa siten sähkömagneetin vetovoimaa niin, että pyörivä akseli pyörii vakaassa ja tasapainoisessa tilassa ja saavuttaa tietyt tarkkuusvaatimukset.

 

Aktiiviset magneettilaakerit voidaan jakaa virransäätöön ja jännitteensäätöön eri ohjausmenetelmien mukaan, ja ne voidaan jakaa säteittäisiin magneettilaakereihin ja aksiaalisiin magneettilaakereihin eri tukimenetelmien mukaan. Tällä hetkellä aktiivisista magneettilaakereista yleisimmin käytetty on tasavirtaohjattu magneettilaakeri.

 

Aktiivisen magneettilaakerin mekaaninen osa koostuu yleensä säteittäisestä laakerista ja aksiaalilaakerista, ja säteittäinen laakeri koostuu staattorista (sähkömagneetista) ja roottorista; aksiaalilaakerit koostuvat staattorista (sähkömagneetista) ja työntölevystä.

 

Koska aktiivisella magneettilaakerilla on roottorin asennon edut, laakerin jäykkyys ja vaimennus voidaan määrittää ohjausjärjestelmällä, sitä on käytetty eniten magneettisen levitaation alalla, ja aktiivisen magneettilaakerin tutkimus on aina ollut magneettisen levitaation teknologian tutkimuksen keskipisteessä. Vuosien kovan työn jälkeen sen suunnitteluteoria ja -menetelmät ovat kypsyneet.

 

Passiivinen magneettilaakeri

 

Magneettilaakerina passiivisella magneettilaakerilla on omat ainutlaatuiset etunsa: se on pienikokoinen, ei kuluta virtaa ja on rakenteeltaan yksinkertainen. Suurin ero passiivisten magneettilaakerien ja aktiivisten magneettilaakerien välillä on se, että passiivisissa magneettilaakerissa ei ole aktiivista elektronista ohjausjärjestelmää, vaan se käyttää itse magneettikentän ominaisuuksia pyörivän akselin leijuttamiseen. Tällä hetkellä yleisimmin käytetyt passiiviset magneettilaakerit ovat kestomagneeteista koostuvia kestomagneettilaakerit. Kestomagneettilaakerit voidaan jakaa kahteen tyyppiin: hylkivä- ja imulaakerit.

 

Passiivisia kestomagneettilaakereita voidaan käyttää sekä säteislaakereina että työntölaakereina (aksiaalilaakereina), jotka molemmat voivat olla imu- tai hylkimislaakereita. Magnetointisuunnasta ja magneettirenkaan suhteellisesta sijainnista riippuen kestomagneettilaakereilla on erilaisia ​​magneettipiirirakenteita. Mutta on olemassa kaksi perusrakennetta

 

Toinen passiivinen magneettilaakerityyppi perustuu imuvoimaan, joka vaikuttaa magnetoitujen pehmeiden magneettikomponenttien välillä. Kun roottorikomponentti liikkuu säteittäisesti, imuvaikutus johtuu magnetoresistanssin muutoksesta, joten sitä kutsutaan myös "magnetoresistiiviseksi laakeriksi". Tällainen laakeri voidaan suunnitella siten, että kestomagneettiosa ei pyöri, vaan vain pehmeä rautaosa pyörii, jolloin järjestelmällä on parempi vakaus.

 

Reluktanssilaakereiden ja aktiivisten solenoidien vakauttavien vaikutusten yhdistelmä johtaa magneettilaakerijärjestelmään, jonka energiankulutus on minimaalinen.

 

Hybridimagneettilaakerit

 

Hybridimagneettilaakerit muodostetaan aktiivisten magneettilaakereiden, passiivisten magneettilaakereiden ja joidenkin muiden aputuki- ja vakautusrakenteiden pohjalta - eräänlainen yhdistetty magneettilaakerijärjestelmä. Se ottaa huomioon aktiivisten magneettilaakereiden ja passiivisten magneettilaakereiden kokonaisvaltaiset ominaisuudet.

 

Hybridimagneettilaakerin tarkoituksena on käyttää kestomagneetin tuottamaa magneettikenttää korvaamaan sähkömagneetin staattinen esijännitetty magneettikenttä, mikä voi paitsi vähentää merkittävästi tehovahvistimen tehonkulutusta, myös puolittaa sähkömagneetin ampeerikierrosten määrän, vähentää magneettilaakerin tilavuutta ja parantaa kantavuutta.

 

Koska kestomagneetti tuottaa bias-magneettikentän ja sähkömagneetti tuottaa kontrolloidun magneettikentän, kestomagneettioffset-hybridimagneettilaakereilla on seuraavat edut:

 

1) Pysyvä magneetti tuottaa esijännitetyn staattisen magneettikentän, ja sähkömagneetti tarjoaa vain ohjausmagneettikentän kuorman tai ulkoisten häiriöiden tasapainottamiseksi, mikä voi välttää järjestelmän esijännitevirran aiheuttaman tehohäviön ja vähentää kelan kuumenemista.

 

2) Hybridilaakerin sähkömagneetin tarvitsema kierrosten määrä on paljon pienempi kuin aktiivisen magneettilaakerin, mikä edistää magneettilaakerin tilavuuden pienentämistä ja materiaalien säästämistä. Tällaisen laakerin etuna on pieni koko, keveys ja korkea hyötysuhde, ja se soveltuu pienentämiseen ja pienikokoisiin sovelluksiin.