Vsi vedo, da magneti privlačijo kovine. Poleg tega lahko en magnet pritegne drugega. Toda interakcija med njima ni omejena na privlačnost, drug drugega se lahko odbijata. Zadeva je v polih magneta - nasprotna pola se privlačita, enaka pola odbijata. Ta lastnost je osnova vseh elektromotorjev, in to precej zmogljivih.
Obstaja tudi levitacija pod vplivom magnetnega polja, ko predmet, postavljen nad magnet (ki ima podoben drog), visi v prostoru. Ta učinek se je uveljavil v tako imenovanem magnetnem ležaju.
Kaj je magnetni ležaj
Naprava elektromagnetnega tipa, pri kateri je vrteča se gred (rotor) v nepremičnem delu (statorju) podprta s silami magnetnega toka, se imenuje magnetni ležaj. Ko mehanizem deluje, nanj vplivajo fizične sile, ki težijo k premikanju osi. Za njihovo premagovanje je bil magnetni ležaj opremljen s krmilnim sistemom, ki spremlja obremenitev in daje signal za nadzor jakosti magnetnega toka. Magneti pa so močnejši ozima manjši učinek na rotor, saj ga drži v osrednjem položaju.
Magnetni ležaj se pogosto uporablja v industriji. To so v bistvu močni turbostroji. Zaradi odsotnosti trenja in s tem potrebe po uporabi maziv se zanesljivost strojev večkrat poveča. Obrabe vozlišč praktično ni opaziti. Prav tako izboljša kakovost dinamičnih lastnosti in poveča učinkovitost.
Aktivni magnetni ležaji
Magnetni ležaj, kjer se s pomočjo elektromagnetov ustvarja polje sile, imenujemo aktiven. Pozicijski elektromagneti se nahajajo v nosilnem statorju, rotor je predstavljen s kovinsko gredjo. Celoten sistem, ki drži gred v enoti, se imenuje aktivno magnetno vzmetenje (AMP). Ima zapleteno strukturo in je sestavljen iz dveh delov:
- ležajni blok;
- elektronski nadzorni sistemi.
Osnovni elementi AMP
Radilni ležaj. Naprava, ki ima elektromagnete na statorju. Držijo rotor. Na rotorju so posebne feromagnetne plošče. Ko je rotor obešen na sredini, ni stika s statorjem. Induktivni senzorji sledijo najmanjšemu odstopanju položaja rotorja v prostoru od nominalnega. Njihovi signali nadzorujejo moč magnetov na eni ali drugi točki, da se vzpostavi ravnovesje v sistemu. Radialni razmik je 0,50-1,00 mm, aksialni odmik je 0,60-1,80 mm
- Magnetni ležajpotisk deluje na enak način kot radialni. Na gred rotorja je pritrjen potisni disk, na obeh straneh katerega so na statorju nameščeni elektromagneti.
- Varnostni ležaji so zasnovani tako, da držijo rotor, ko je naprava izklopljena ali v nujnih primerih. Med delovanjem pomožni magnetni ležaji niso vključeni. Reža med njima in gredjo rotorja je polovica manjša kot pri magnetnem ležaju. Varnostni elementi so sestavljeni na osnovi krogličnih naprav ali drsnih ležajev.
- Krmilna elektronika vključuje senzorje položaja gredi rotorja, pretvornike in ojačevalnike. Celoten sistem deluje na principu prilagajanja magnetnega pretoka v vsakem posameznem elektromagnetnem modulu.
Pasivni magnetni ležaji
Trajni magnetni ležaji so sistemi za držanje gredi rotorja, ki ne uporabljajo krmilnega vezja s povratnimi informacijami. Levitacija se izvaja samo zaradi sil visokoenergetskih trajnih magnetov.
Pomanjkljivost takšnega vzmetenja je potreba po uporabi mehanske zaustavitve, kar vodi do nastanka trenja in zmanjšuje zanesljivost sistema. Magnetno zaustavitev v tehničnem smislu v tej shemi še ni implementirana. Zato se v praksi pasivni ležaj uporablja redko. Obstaja patentiran model, na primer vzmetenje Nikolaev, ki še ni bil repliciran.
Magnetni trak v kolesnem ležaju
koncept"magnetni kolesni ležaj" se nanaša na sistem ASB, ki se pogosto uporablja v sodobnih vozilih. ASB ležaj se razlikuje po tem, da ima v notranjosti vgrajen senzor hitrosti koles. Ta senzor je aktivna naprava, vgrajena v distančnik ležaja. Zgrajena je na podlagi magnetnega obroča, na katerem se izmenjujeta pola elementa, ki odčitava spremembo magnetnega pretoka.
Ko se ležaj vrti, se magnetno polje, ki ga ustvarja magnetni obroč, nenehno spreminja. Senzor zazna to spremembo in ustvari signal. Signal se nato pošlje v mikroprocesor. Zahvaljujoč njemu delujejo sistemi, kot sta ABS in ESP. Že popravljajo delo avtomobila. ESP je odgovoren za elektronsko stabilizacijo, ABS uravnava vrtenje koles, raven tlaka v sistemu je zavora. Spremlja delovanje krmilnega sistema, pospeške v bočni smeri, popravlja pa tudi delovanje menjalnika in motorja.
Glavna prednost ležaja ASB je zmožnost nadzora hitrosti vrtenja tudi pri zelo nizkih hitrostih. Hkrati se izboljšajo kazalniki teže in velikosti pesta, namestitev ležaja je poenostavljena.
Kako narediti magnetni ležaj
Najpreprostejši magnetni ležaj, ki ga naredite sami, je enostavno izdelati. Ni primeren za praktično uporabo, bo pa jasno pokazal možnosti magnetne sile. Če želite to narediti, potrebujete štiri neodim magnete enakega premera, dva magneta nekoliko manjšega premera, gred, na primer kos plastične cevi, in poudarek,na primer pollitrski steklen kozarec. Magneti manjšega premera so pritrjeni na konce cevi z vročim lepilom tako, da dobimo tuljavo. Na sredino enega od teh magnetov je na zunanji strani prilepljena plastična kroglica. Identični drogovi morajo biti obrnjeni navzven. Štirje magneti z enakimi poli navzgor so razporejeni v parih na razdalji dolžine segmenta cevi. Rotor je nameščen čez ležeče magnete in na strani, kjer je prilepljena plastična kroglica, je podprt s plastičnim kozarcem. Tukaj je magnetni ležaj in pripravljen.
