A mágneses csapágyak működési elve és osztályozása

 

Mágneses csapágyA rendszerek működési elvük szerint három kategóriába sorolhatók: aktív mágneses csapágy, passzív mágneses csapágy és hibrid mágneses csapágy.

 

Aktív mágneses csapágy

 

Az aktív mágneses csapágyak szabályozható elektromágneses erővel lebegtetik a forgó tengelyt, amely főként rotorokból, mágnesszelepekből, érzékelőkből, vezérlőkből és teljesítményerősítőkből áll. A mágnesszelepek egy állórészre vannak szerelve, amelyet a radiális szimmetriában elhelyezett elektromágnesek által generált mágneses térben felfüggesztenek. Mindegyik érzékelő folyamatosan figyeli a tengely helyzetének változását. Az érzékelőből kimenő jel az elektronikus vezérlőrendszer segítségével korrigálja az elektromágnesen átfolyó áramot, így szabályozza az elektromágnes vonzását, így a forgó tengely stabil és kiegyensúlyozott állapotban forog, és bizonyos pontossági követelményeket teljesít.

 

Az aktív mágneses csapágyak a különböző vezérlési módszerek szerint áramszabályozásra és feszültségszabályozásra oszthatók, a különböző megtámasztási módszerek szerint pedig radiális mágneses csapágyakra és axiális mágneses csapágyakra. Jelenleg az aktív mágneses csapágyak közül a legelterjedtebb az egyenáramú vezérlésű mágneses csapágy.

 

Az aktív mágneses csapágy mechanikus része általában egy radiális csapágyból és egy axiális csapágyból áll, a radiális csapágy pedig egy állórészből (elektromágnesből) és egy rotorból; az axiális csapágyak egy állórészből (elektromágnesből) és egy nyomólapból állnak.

 

Mivel az aktív mágneses csapágynak olyan előnyei vannak, mint a rotor helyzetének meghatározása, a csapágy merevsége és a csillapítás a vezérlőrendszerrel meghatározható, a mágneses lebegés területén a legszélesebb körben használt csapágy, és az aktív mágneses csapágy kutatása mindig is a mágneses lebegés technológiai kutatásának középpontjában állt. Évekig tartó kemény munka után tervezési elmélete és módszerei egyre érettebbé váltak.

 

Passzív mágneses csapágy

 

A passzív mágneses csapágy, mint mágneses csapágy, egyedi előnyökkel rendelkezik: kis méretű, nem fogyaszt energiát és egyszerű szerkezetű. A passzív és az aktív mágneses csapágyak közötti legnagyobb különbség az, hogy az előbbi nem rendelkezik aktív elektronikus vezérlőrendszerrel, hanem a mágneses mező saját jellemzőit használja fel a forgó tengely lebegtetésére. Jelenleg a legszélesebb körben használt passzív mágneses csapágyak az állandó mágnesekből álló állandó mágneses csapágyak. Az állandó mágneses csapágyak két típusra oszthatók: taszító és szívó típusúak.

 

A passzív állandó mágneses csapágyak használhatók mind radiális csapágyként, mind axiális csapágyként, amelyek mindkettő lehet szívó vagy taszító. A mágnesezési iránytól és a mágneses gyűrű relatív helyzetétől függően az állandó mágneses csapágyak különféle mágneses áramköri szerkezetekkel rendelkeznek. De két alapvető szerkezet létezik

 

A passzív mágneses csapágy másik típusa a mágnesezett lágymágneses alkatrészek között ható szívóerőn alapul. Amikor a rotor alkatrész sugárirányban mozog, a szívóhatás a mágneses ellenállás változásából származik, ezért „mágneses ellenállású csapágynak” is nevezik. Ez a fajta csapágy úgy is kialakítható, hogy az állandó mágneses rész ne forogjon, és csak a lágyvas rész forogjon, így a rendszer stabilabb lesz.

 

A reluktanciacsapágyak és az aktív mágnesszelepek stabilizáló hatásainak kombinációja minimális energiafogyasztású mágneses csapágyrendszert eredményez.

 

Hibrid mágneses csapágyak

 

A hibrid mágneses csapágyak aktív mágneses csapágyak, passzív mágneses csapágyak és néhány egyéb kiegészítő tartó- és stabilizáló szerkezet alapján készülnek - egyfajta kombinált mágneses csapágyrendszer. Figyelembe veszi az aktív mágneses csapágyak és a passzív mágneses csapágyak átfogó jellemzőit.

 

A hibrid mágneses csapágy az állandó mágnes által generált mágneses mezőt használja az elektromágnes statikus előfeszítő mágneses mezőjének helyettesítésére, ami nemcsak jelentősen csökkentheti a teljesítményerősítő energiafogyasztását, hanem az elektromágnes amperfordulatainak számát is a felére csökkenti, a mágneses csapágy térfogatát csökkenti, és javítja a teherbírást.

 

Mivel az előfeszítő mágneses mezőt egy állandó mágnes, a szabályozott mágneses mezőt pedig az elektromágnes hozza létre, az állandó mágneses eltolású hibrid mágneses csapágyak a következő előnyökkel rendelkeznek:

 

1) Az állandó mágnes az előfeszítő statikus mágneses mező biztosítására szolgál, míg az elektromágnes csak a terhelés vagy külső interferencia kiegyensúlyozására szolgáló vezérlő mágneses mezőt biztosítja, amivel elkerülhető a rendszer előfeszítő árama által okozott teljesítményveszteség, és csökkenthető a tekercs felmelegedése.

 

2) A hibrid mágneses csapágy elektromágneséhez szükséges menetszám sokkal kisebb, mint az aktív mágneses csapágyé, ami elősegíti a mágneses csapágy térfogatának csökkentését és az anyagmegtakarítást. Az ilyen típusú csapágynak a kis mérete, a könnyű súlya és a nagy hatásfoka van, és alkalmas miniatürizálásra és kis méretű alkalmazásokra.