Rulment magnetic
Rulmentul magnetic este un element de susținere pentru osii , arbori și alte părți care funcționează pe principiul levitației magnetice . Ca urmare, suportul este mecanic fără contact.
Există rulmenți magnetici pasivi și activi. Dar dacă rulmenții magnetici activi au câștigat deja o oarecare popularitate, atunci rulmenții pasivi (unde câmpul magnetic este creat de magneți permanenți de înaltă energie, de exemplu, Nd Fe B ) sunt abia în stadiul de dezvoltare.
Avantaje și dezavantaje
Avantaje
Principalul avantaj al acestor rulmenți este lipsa contactului și rezultatul:
- rezistență ridicată la uzură;
- posibilitatea utilizarii rulmentului in medii agresive, la temperaturi ridicate sau scazute (Luna, Marte).
Defecte
- În cazul dispariției câmpului magnetic, care poate fi catastrofal pentru întregul sistem mecanic, trebuie prevăzuți rulmenți de siguranță. Acestea sunt de obicei rulmenți de rulare , care în acest caz pot rezista la una sau două defecțiuni ale rulmentului magnetic, după care trebuie înlocuiți.
- Datorită faptului că atracția magnetică include o anumită instabilitate, se folosesc sisteme de control destul de complexe și greoaie, care îngreunează repararea și exploatarea rulmentului.
- Incalzirea. Înfășurarea rulmentului se încălzește din cauza trecerii curentului prin ea. Uneori, acest lucru este nedorit, așa că sunt instalate sisteme de răcire suplimentare.
Rulmenti magnetici pasivi
Un exemplu de rulment pasiv (rulmentul nu folosește un sistem de urmărire a deplasării axiale cu feedback) este rulmentul electrodinamic unipolar inventat de Dr. Torbjorn Lembke [1] [2] [3] . Acesta este un tip fundamental nou de rulment magnetic bazat pe suspensie magnetică pasivă. Funcționarea sa nu necesită electronică de control și principiul său de funcționare se bazează pe apariția curenților Foucault într-un cilindru masiv de cupru care înconjoară un magnet permanent cu magnetizare axială, fixat pe axă atunci când are loc o deplasare radială a arborelui.
Cu o deplasare radială, în cilindrul de cupru sunt induși curenți, al cărui câmp magnetic, interacționând cu câmpul magnetic al magnetului permanent, formează o forță de restabilire îndreptată spre axa cilindrului. Pentru ca aceste forțe să apară, fie un arbore cu magnet permanent, fie un cilindru de cupru trebuie să se rotească rapid [4] [5] [6] .
Când fluxul magnetic se modifică în cilindrul conducător, este indus un câmp electric vortex, care generează un curent, conform regulii Lenz , direcția acestui curent previne schimbarea câmpului magnetic extern și un fel de „oglindă magnetică” apare [7] [8] [9] [10] [11 ] [12] [13] [14] [15] [16] .
Aplicație
Avantajele rulmenților magnetici includ frecare foarte scăzută și previzibilă, capacitatea de a rula uscat și în vid. Acestea sunt din ce în ce mai utilizate în utilaje industriale, cum ar fi compresoare , turbine , pompe , motoare și generatoare. Rulmenții magnetici sunt utilizați în generatoarele electrice, rafinarea petrolului, mașini-unelte și transportul gazelor naturale.
Ele sunt, de asemenea, utilizate în centrifugele cu gaz pentru îmbogățirea uraniului [17] și în pompele turbomoleculare în care rulmenții mecanici lubrifiați ar fi o sursă de contaminare nedorită.
Note
- ^ „Proiectarea și analiza unui nou rulment electrodinamic homopolar cu pierderi reduse”. Arhivat pe 9 aprilie 2016 la Wayback Machine Lembke, Torbjörn . Teză de doctorat. Stockholm: Universitetsservice US AB, 2005. ISBN 91-7178-032-7
- ^ „3D-FEM Analysis of a Low Loss Homopolar Induction Bearing” Arhivat 8 iunie 2011. Lembke, Torbjörn. Al 9-lea Simpozion Internațional despre Rulmenți Magnetici (ISMB9). aug. 2004.
- ↑ Seminar la KTH - Institutul Regal de Tehnologie din Stockholm. 24 februarie 2010.
- ↑ Amati, N., Tonoli, A., Zenerino, E., Detoni, JG, Impinna, F. „Design Methodology of Electrodynamic Bearings”, XXXVIII Associazione Italiana per l'Analisi delle Solecitazioni, Convegno Nazionale, No. 109, 2009
- ^ Filatov , AV, Maslen, EH și Gillies, GT „A Method of Suspension of Rotating Bodies Using Electromagnetic Forces”, Journal of Applied Physics, voi. 91
- ↑ Filatov, AV, Maslen, EH și Gillies, GT „Stability of an Electrodynamic Suspension” Journal of Applied Physics, voi. 92 (2002), pp. 3345-3353.
- ↑ Basore PA „Passive Stabilization of Flywheel Magnetic Bearings”, teză de master, Massachusetts Institute of Technology (SUA), 1980.
- ^ Murakami C. și Satoh I. „Experimente ale unui rulment magnetic radial-pasiv foarte simplu bazat pe curenți turbionari”, în Proceedings of the 7th International Symposium on Magnetic Bearings, martie 2000.
- ^ Bender D. și Post RF „Ambient Temperature Passive Magnetic Bearings for Flywheel Energy Storage Systems”, În Proceedings of the 7th International Symposium on Magnetic Bearings, martie 2000.
- ^ Moser R., Regamey YJ, Sandtner J. și Bleuler H. „Passive Diamagnetic Levitation for Flywheels”, În Proceedings of the 8th International Symposium on Magnetic Bearings, 2002.
- ↑ Filatov A.V., McMullen P., Davey K. și Thompson R. „Flywheel Energy Storage System with Homopolar Electrodynamic Magnetic Bearing”, În Proceedings of the 10th International Symposium on Magnetic Bearings, 2006.
- ↑ Sandtner J. și Bleuler H. „Electrodynamic Passive Magnetic Bearings with Planar Halbach Arrays”, În Proceedings of the 9th International Symposium on Magnetic Bearings, august 2004.
- ↑ Sandtner J. și Bleuler H. „Rulmenți de tracțiune magnetice electrodinamice pasive, special concepute pentru aplicații cu viteză constantă”, în Proceedings of the 10th International Symposium on Magnetic Bearings, august 2004.
- ↑ Amati N., De Lépine X. și Tonoli A. „Modeling of electrodynamic Bearings”, ASME Journal of Vibration and Acoustics, 130, 2008.
- ↑ Kluyskens V., Dehez B. „Dynamical electromechanical model for passive magnetic bearings”, IEEE Transactions on Magnetics, 43, pp 3287-3292, 2007.
- ↑ Kluyskens V., Dehez B. „Model electromecanic parametrizat pentru rulmenți magnetici cu curenți induși”, Journal of System Design and Dynamics - Special Issue on the Eleventh International Symposium on Magnetic Bearings, 2009. [1] (link indisponibil)
- ↑ Charles D. Îmbogățirea uraniului. Spinning a Nuclear Comeback, Science, vol. 315, (30 martie 2007) PMID 17395804 doi : 10.1126 /science.315.5820.1782
Literatură
Link -uri