Magnetické ložisko
Magnetické ložisko je nosný prvek pro nápravy , hřídele a další díly pracující na principu magnetické levitace . Díky tomu je podpora mechanicky bezkontaktní.
Existují pasivní a aktivní magnetická ložiska. Pokud si však aktivní magnetická ložiska již získala určitou oblibu, pak pasivní ložiska (kde magnetické pole vytvářejí vysokoenergetické permanentní magnety, např. Nd Fe B ) jsou teprve ve fázi vývoje.
Výhody a nevýhody
Výhody
Hlavní výhodou těchto ložisek je nedostatek kontaktu a výsledné:
- vysoká odolnost proti opotřebení;
- možnost použití ložiska v agresivním prostředí, při vysokých nebo nízkých teplotách (Měsíc, Mars).
Nedostatky
- V případě vymizení magnetického pole, které může být katastrofální pro celý mechanický systém, je třeba zajistit bezpečnostní ložiska. Obvykle se jedná o valivá ložiska , která v tomto případě vydrží jedno nebo dvě poruchy magnetického ložiska, po kterých je nutné je vyměnit.
- Vzhledem k tomu, že magnetická přitažlivost zahrnuje určitou nestabilitu, používají se značně složité a těžkopádné řídicí systémy, které znesnadňují opravu a provoz ložiska.
- Ohřívání. Vinutí ložiska se zahřívá v důsledku průchodu proudu skrz něj. Někdy je to nežádoucí, proto jsou instalovány další chladicí systémy.
Pasivní magnetická ložiska
Příkladem pasivního ložiska (ložisko nepoužívá systém axiálního posuvného sledovače se zpětnou vazbou) je unipolární elektrodynamické ložisko vynalezené Dr. Torbjorn Lembkem [1] [2] [3] . Jedná se o zásadně nový typ magnetického ložiska založeného na pasivním magnetickém zavěšení. Jeho činnost nevyžaduje řídicí elektroniku a princip činnosti je založen na výskytu Foucaultových proudů v masivním měděném válci obklopujícím permanentní magnet s axiální magnetizací, upevněný na ose při radiálním posunutí hřídele.
Při radiálním posuvu se v měděném válci indukují proudy, jejichž magnetické pole v interakci s magnetickým polem permanentního magnetu vytváří vratnou sílu směřující k ose válce. Aby tyto síly vznikaly, musí se buď hřídel s permanentním magnetem nebo měděný válec rychle otáčet [4] [5] [6] .
Při změně magnetického toku ve vodivém válci se indukuje vírové elektrické pole, které generuje proud podle Lenzova pravidla , směr tohoto proudu brání změně vnějšího magnetického pole a jakési „magnetické zrcadlo“ objeví se [7] [8] [9] [10] [11 ] [12] [13] [14] [15] [16] .
Aplikace
Mezi výhody magnetických ložisek patří velmi nízké a předvídatelné tření, schopnost běhu nasucho a ve vakuu. Stále častěji se používají v průmyslových strojích, jako jsou kompresory , turbíny , čerpadla , motory a generátory. Magnetická ložiska se používají v elektrických generátorech, rafinaci ropy, obráběcích strojích a převodech zemního plynu.
Používají se také v plynových odstředivkách pro obohacování uranu [17] a v turbomolekulárních čerpadlech , kde by mazaná mechanická ložiska byla zdrojem nežádoucí kontaminace.
Poznámky
- ↑ "Návrh a analýza nového nízkoztrátového homopolárního elektrodynamického ložiska." Archivováno 9. dubna 2016 ve Wayback Machine Lembke, Torbjörn . Disertační práce. Stockholm: Universitetsservice US AB, 2005. ISBN 91-7178-032-7
- ↑ „3D-FEM analýza nízkoztrátového homopolárního indukčního ložiska“ Archivováno 8. června 2011. Lembke, Torbjörn. 9. mezinárodní symposium o magnetických ložiskách (ISMB9). Aug. 2004.
- ↑ Seminář na KTH - Royal Institute of Technology Stockholm. 24. února 2010.
- ↑ Amati, N., Tonoli, A., Zenerino, E., Detoni, JG, Impinna, F. "Metodika návrhu elektrodynamických ložisek", XXXVIII Associazione Italiana per l'Analisi delle Solecitazioni, Convegno Nazionale, No. 109, 2009
- ↑ Filatov, AV, Maslen, EH a Gillies, GT "Metoda zavěšení rotujících těles pomocí elektromagnetických sil", Journal of Applied Physics, sv. 91
- ↑ Filatov, AV, Maslen, EH a Gillies, GT "Stabilita elektrodynamického zavěšení" Journal of Applied Physics, sv. 92 (2002), str. 3345-3353.
- ↑ Basore PA "Pasivní stabilizace magnetických ložisek setrvačníku", diplomová práce, Massachusetts Institute of Technology (USA), 1980.
- ↑ Murakami C. a Satoh I. "Experiments of a Very Simple Radial-Passive Magnetic Bearing Based on Eddy Currents", In Proceedings of the 7th International Symposium on Magnetic Bearings, March 2000.
- ↑ Bender D. a Post RF "Ambient Temperature Passive Magnetic Bearings for Setrvačníkové systémy skladování energie", In Proceedings of the 7th International Symposium on Magnetic Bearings, March 2000.
- ↑ Moser R., Regamey YJ, Sandtner J. a Bleuler H. „Pasivní diamagnetická levitace pro setrvačníky“, In Proceedings of the 8th International Symposium on Magnetic Bearings, 2002.
- ↑ Filatov A.V., McMullen P., Davey K. a Thompson R. „Systém ukládání energie setrvačníku s homopolárním elektrodynamickým magnetickým ložiskem“, In Proceedings of the 10th International Symposium on Magnetic Bearings, 2006.
- ↑ Sandtner J. a Bleuler H. "Elektrodynamická pasivní magnetická ložiska s planárními Halbachovými poli", In Proceedings of the 9th International Symposium on Magnetic Bearings, August 2004.
- ↑ Sandtner J. a Bleuler H. „Pasivní elektrodynamické magnetické axiální ložisko speciálně navržené pro aplikace s konstantní rychlostí“, ve sborníku z 10. mezinárodního sympozia o magnetických ložiskách, srpen 2004.
- ↑ Amati N., De Lépine X. a Tonoli A. "Modelování elektrodynamických ložisek", ASME Journal of Vibration and Acoustics, 130, 2008.
- ↑ Kluyskens V., Dehez B. "Dynamický elektromechanický model pro pasivní magnetická ložiska", IEEE Transactions on Magnetics, 43, str. 3287-3292, 2007.
- ↑ Kluyskens V., Dehez B. "Parametrizovaný elektromechanický model pro magnetická ložiska s indukovanými proudy", Journal of System Design and Dynamics - Special Issue on the Eleventh International Symposium on Magnetic Bearings, 2009. [1] (nedostupný odkaz)
- ↑ Charles D. Obohacování uranu. Spinning a Nuclear Comeback, Science, Vol. 315, (30. března 2007) PMID 17395804 doi : 10.1126 /science.315.5820.1782
Literatura
Odkazy