Tutti sanno che i magneti tendono ad attrarre i metalli. Inoltre, un magnete può attrarne un altro. Ma l'interazione tra loro non si limita all'attrazione, possono respingersi a vicenda. La materia è nei poli del magnete: i poli opposti si attraggono, gli stessi poli si respingono. Questa proprietà è alla base di tutti i motori elettrici e di quelli abbastanza potenti.
C'è anche una cosa come la levitazione sotto l'influenza di un campo magnetico, quando un oggetto posto sopra un magnete (con un polo simile ad esso) è sospeso nello spazio. Questo effetto è stato messo in pratica nel cosiddetto rilevamento magnetico.
Cos'è un cuscinetto magnetico
Un dispositivo di tipo elettromagnetico in cui un albero rotante (rotore) è supportato in una parte fissa (statore) da forze di flusso magnetico è chiamato cuscinetto magnetico. Quando il meccanismo è in funzione, è influenzato da forze fisiche che tendono a spostare l'asse. Per superarli, il cuscinetto magnetico è stato dotato di un sistema di controllo che monitora il carico e fornisce un segnale per controllare la forza del flusso magnetico. I magneti, a loro volta, sono più forti oha meno effetto sul rotore, mantenendolo in posizione centrale.
Il cuscinetto magnetico è stato ampiamente utilizzato nell'industria. Queste sono fondamentalmente potenti turbomacchine. A causa dell'assenza di attrito e, di conseguenza, della necessità di utilizzare lubrificanti, l'affidabilità delle macchine è molte volte aumentata. L'usura dei nodi non è praticamente osservata. Migliora anche la qualità delle caratteristiche dinamiche e aumenta l'efficienza.
Cuscinetti magnetici attivi
Il cuscinetto magnetico, in cui il campo di forza viene creato con l'aiuto di elettromagneti, è chiamato attivo. Gli elettromagneti posizionali si trovano nello statore del cuscinetto, il rotore è rappresentato da un albero metallico. L'intero sistema che mantiene l'albero nell'unità è chiamato sospensione magnetica attiva (AMP). Ha una struttura complessa e si compone di due parti:
- blocco cuscinetto;
- sistemi di controllo elettronico.
Elementi di base dell'AMP
Cuscinetto radiale. Un dispositivo che ha elettromagneti sullo statore. Tengono il rotore. Ci sono speciali piastre di ferromagnete sul rotore. Quando il rotore è sospeso a metà, non c'è contatto con lo statore. I sensori induttivi tracciano la minima deviazione della posizione del rotore nello spazio dal valore nominale. I loro segnali controllano la forza dei magneti in un punto o nell' altro per ripristinare l'equilibrio nel sistema. Il gioco radiale è 0,50-1,00 mm, il gioco assiale è 0,60-1,80 mm
- Cuscinetto magneticola spinta funziona allo stesso modo del radiale. Un disco reggispinta è fissato sull'albero del rotore, su entrambi i lati sono presenti elettromagneti montati sullo statore.
- I cuscinetti di sicurezza sono progettati per trattenere il rotore quando il dispositivo è spento o in situazioni di emergenza. Durante il funzionamento, i cuscinetti magnetici ausiliari non sono coinvolti. Lo spazio tra loro e l'albero del rotore è la metà di quello di un cuscinetto magnetico. Gli elementi di sicurezza sono assemblati sulla base di dispositivi a sfera o cuscinetti a strisciamento.
- L'elettronica di controllo include sensori di posizione dell'albero del rotore, convertitori e amplificatori. L'intero sistema funziona secondo il principio della regolazione del flusso magnetico in ogni singolo modulo elettromagnete.
Cuscinetti magnetici passivi
I cuscinetti a magneti permanenti sono sistemi di supporto dell'albero del rotore che non utilizzano un circuito di controllo del feedback. La levitazione viene effettuata solo grazie alle forze dei magneti permanenti ad alta energia.
Lo svantaggio di una tale sospensione è la necessità di utilizzare un arresto meccanico, che porta alla formazione di attrito e riduce l'affidabilità del sistema. L'arresto magnetico in senso tecnico non è ancora stato implementato in questo schema. Pertanto, in pratica, un cuscinetto passivo viene utilizzato raramente. Esiste un modello brevettato, ad esempio una sospensione Nikolaev, che non è stata ancora replicata.
Nastro magnetico nel cuscinetto della ruota
Concetto"cuscinetto ruota magnetico" si riferisce al sistema ASB, ampiamente utilizzato nei veicoli moderni. Il cuscinetto ASB è diverso in quanto ha un sensore di velocità della ruota integrato all'interno. Questo sensore è un dispositivo attivo incorporato nel distanziale del cuscinetto. È costruito sulla base di un anello magnetico su cui si alternano i poli di un elemento che legge la variazione del flusso magnetico.
Quando il cuscinetto ruota, c'è un cambiamento costante nel campo magnetico creato dall'anello magnetico. Il sensore registra questa modifica, generando un segnale. Il segnale viene quindi inviato al microprocessore. Grazie ad esso funzionano sistemi come l'ABS e l'ESP. Già correggono il lavoro dell'auto. L'ESP è responsabile della stabilizzazione elettronica, l'ABS regola la rotazione delle ruote, il livello di pressione nel sistema è il freno. Controlla il funzionamento del sistema di sterzo, l'accelerazione nella direzione laterale e corregge anche il funzionamento della trasmissione e del motore.
Il principale vantaggio del cuscinetto ASB è la capacità di controllare la velocità di rotazione anche a velocità molto basse. Allo stesso tempo, gli indicatori di peso e dimensioni del mozzo sono migliorati, l'installazione del cuscinetto è semplificata.
Come realizzare un cuscinetto magnetico
Il cuscinetto magnetico fai-da-te più semplice è facile da realizzare. Non è adatto per un uso pratico, ma mostrerà chiaramente le possibilità della forza magnetica. Per fare ciò, sono necessari quattro magneti al neodimio dello stesso diametro, due magneti di diametro leggermente inferiore, un albero, ad esempio, un pezzo di tubo di plastica e un'enfasi,per esempio, un barattolo di vetro da mezzo litro. Magneti di diametro inferiore sono fissati alle estremità del tubo con colla a caldo in modo tale da ottenere una bobina. Al centro di uno di questi magneti, una pallina di plastica è incollata all'esterno. I poli identici dovrebbero essere rivolti verso l'esterno. Quattro magneti con gli stessi poli in alto sono disposti a coppie a una distanza della lunghezza del segmento del tubo. Il rotore è posizionato sopra i magneti sdraiati e sul lato dove è incollata la sfera di plastica, è supportato da un barattolo di plastica. Ecco il cuscinetto magnetico e pronto.
