Магнитные подшипники
Магнитные подшипники, которые еще называют бесконтактными подвесами – это опоры вращения, предлагающие множество важных преимуществ. Они не имеют пар трения, не требуют смазки, не создают вибраций и обеспечивают высокую скорость вращения. Из-за отсутствия в таких узлах контакта между поверхностями отсутствуют потери на трение и износ деталей. Магнитные подшипники потребляют мало электроэнергии, а также предоставляют широкие возможности для автоматизации управления вращением и его контроля.
Как устроены магнитные подшипники
Бесконтактные подвесы по принципу действия могут быть пассивными и активными. Пассивное исполнение подразумевает использование постоянных магнитов – такие опоры не слишком функциональны и надежны, поэтому встречаются очень редко. Активные магнитные подшипники, использующие магнитное поле, созданное переменным током в обмотках – это более гибкое и надежное решение, получившее в наши дни широкое распространение.
Активные бесконтактные подвесы создают магнитное поле, в котором вращающаяся деталь левитирует, не касаясь самого подшипника. С точки зрения износа узла и КПД механизма это идеальное исполнение, часто не имеющее альтернатив. Важно и то, что подшипник такой конструкции позволяет полностью контролировать положение ротора в каждый момент времени. Датчики подшипника передают информацию системе автоматического управления, которая, изменяя силу магнитного поля, может корректировать работу узла.
При помощи двух конических или двух радиальных и одного упорного магнитного подшипника активного действия, ротор можно подвесить в воздухе, обеспечив ему высокую частоту вращения, амортизацию и большую грузоподъемность. Есть у этих узлов и несколько недостатков:
Сложность изготовления, монтажа и наладки;
Высокая стоимость самой опоры и системы управления;
Энергозависимость;
Необходимость в эффективном охлаждении.
Подшипник, как электродвигатель, состоит из ротора и статора. Ротор оборудован ферромагнитными пластинами, на которые воздействует электромагнитное поле, создаваемое обмотками статора. Для обеспечения точного положения ротора в пространстве следят индукционные датчики, связанные с анализирующими работу узла контроллерами. Любое отклонение влечет за собой команду, действующую на силу поля в той или иной части подшипника и возвращающую вал на место. Радиальный зазор между частями подшипника может составлять от 0,5 до 1 мм.
Где используются магнитные подшипники
Самым крупным потребителем активных бесконтактных подвесов является приборостроение. Также используют эти опоры вращения в энергетике, при изготовлении газотурбинного оборудования, криогенных установок и вакуумных устройств. Последние годы активно начали использовать магнитные подшипники производители высокоточных станков с ЧПУ, а также медицинского и пищевого оборудования. Благодаря отсутствию трения и смазки детали могут быть стерильными, что очень важно в некоторых областях человеческой деятельности.
