Magnetlaagrite tööpõhimõte ja klassifikatsioon

 

Magnetiline laagerSüsteeme saab vastavalt nende tööpõhimõtetele jagada kolme kategooriasse: aktiivne magnetlaager, passiivne magnetlaager ja hübriidne magnetlaager.

 

Aktiivne magnetiline laager

 

Aktiivsed magnetlaagrid kasutavad pöörleva võlli levitamiseks juhitavat elektromagnetilist jõudu. Võll koosneb peamiselt rootoritest, solenoididest, anduritest, kontrolleritest ja võimsusvõimenditest. Solenoidid on paigaldatud staatorile, mis on riputatud radiaalsümmeetriliselt paigutatud elektromagnetite tekitatud magnetväljas. Igaüks neist on varustatud ühe või mitme anduriga, mis jälgivad pidevalt võlli asendi muutusi. Anduri väljundsignaal korrigeerib elektroonilise juhtimissüsteemi abil elektromagneti läbivat voolu, et juhtida elektromagneti külgetõmbejõudu, nii et pöörlev võll töötab stabiilses ja tasakaalustatud olekus ning saavutab teatud täpsusnõuded.

 

Aktiivsed magnetlaagrid saab vastavalt juhtimismeetoditele jagada voolu juhtimiseks ja pinge juhtimiseks ning vastavalt tugimeetoditele radiaalseteks ja aksiaalseteks magnetlaagriteks. Praegu on aktiivmagnetlaagrite seas kõige laialdasemalt kasutatav alalisvooluga juhitav magnetlaager.

 

Aktiivse magnetlaagri mehaaniline osa koosneb üldiselt radiaallaagrist ja aksiaallaagrist ning radiaallaager koosneb staatorist (elektromagnetist) ja rootorist; aksiaallaagrid koosnevad staatorist (elektromagnetist) ja tõukeplaadist.

 

Kuna aktiivsel magnetlaagril on rootori asendi eelised, saab juhtimissüsteemi abil määrata laagri jäikust ja summutust, on see olnud magnetlevitatsiooni valdkonnas kõige laialdasemalt kasutatav ning aktiivse magnetlaagri uurimine on alati olnud magnetlevitatsiooni tehnoloogia uuringute keskmes. Pärast aastaid kestnud rasket tööd on selle projekteerimisteooria ja -meetodid muutunud üha küpsemaks.

 

Passiivne magnetiline laager

 

Passiivsel magnetlaagril kui magnetlaagril on oma unikaalsed eelised: see on väike, energiatarvetu ja lihtsa konstruktsiooniga. Suurim erinevus passiivsete ja aktiivsete magnetlaagrite vahel on see, et esimesel puudub aktiivne elektrooniline juhtimissüsteem, vaid see kasutab pöörleva võlli levitamiseks magnetvälja enda omadusi. Praegu on kõige laialdasemalt kasutatavad passiivsed magnetlaagrid püsimagnetitest koosnevad püsimagnetlaagrid. Püsimagnetlaagrid võib jagada kahte tüüpi: tõukelaagrid ja imemislaagrid.

 

Passiivseid püsimagnetlaagreid saab kasutada nii radiaallaagrite kui ka tõukelaagritena (aksiaallaagritena), mis mõlemad võivad olla imemis- või tõukelaagrid. Sõltuvalt magnetilise rõnga magnetiseerimissuunast ja suhtelisest asendist on püsimagnetlaagritel mitmesuguseid magnetahela struktuure. Kuid on kaks põhistruktuuri

 

Teist tüüpi passiivne magnetlaager põhineb imemisjõul, mis toimib magnetiseeritud pehmete magnetkomponentide vahel. Kui rootori komponent liigub radiaalselt, tuleneb imemisjõud magnetotakistuse muutusest, seega nimetatakse seda ka "magnetoresistiivseks laagriks". Sellist tüüpi laagrit saab konstrueerida nii, et püsimagneti osa ei pöörle ja pöörleb ainult pehmest rauast osa, et süsteemil oleks parem stabiilsus.

 

Reluktantslaagrite ja aktiivsete solenoidide stabiliseerivate efektide kombinatsioon annab tulemuseks minimaalse energiatarbimisega magnetlaagrisüsteemi.

 

Hübriidsed magnetlaagrid

 

Hübriidmagnetlaagrid on moodustatud aktiivsete magnetlaagrite, passiivsete magnetlaagrite ja mõne muu abitoe ja stabilisaatori struktuuri baasil - omamoodi kombineeritud magnetlaagrisüsteem. See võtab arvesse aktiivsete magnetlaagrite ja passiivsete magnetlaagrite terviklikke omadusi.

 

Hübriidmagnetiline laager on mõeldud püsimagneti tekitatud magnetvälja kasutamiseks elektromagneti staatilise eelpingemagnetvälja asendamiseks, mis mitte ainult ei vähenda oluliselt võimsusvõimendi energiatarbimist, vaid vähendab ka elektromagneti amperpöörete arvu poole võrra, vähendab magnetlaagri mahtu ja parandab kandevõimet.

 

Kuna püsimagnet tekitab eelpingestatud magnetvälja ja elektromagnet kontrollitud magnetvälja, on püsimagnetiga nihkega hübriidmagnetlaagritel järgmised eelised:

 

1) Püsimagnetit kasutatakse eelpingestatud staatilise magnetvälja tekitamiseks ja elektromagnet pakub ainult koormuse või väliste häirete tasakaalustamiseks mõeldud juhtmagnetvälja, mis aitab vältida süsteemi eelpingestatud voolu põhjustatud võimsuskadu ja vähendada mähise kuumenemist.

 

2) Hübriid-magnetlaagri elektromagneti jaoks vajalike pöörete arv on palju väiksem kui aktiivsel magnetlaagril, mis aitab vähendada magnetlaagri mahtu ja säästa materjale. Sellisel laagril on väikesed mõõtmed, kerge kaal ja kõrge efektiivsus ning see sobib miniaturiseerimiseks ja väikeste rakenduste jaoks.