Parlando di cuscinetti magnetici o sospensioni senza contatto, non si possono non notare le loro notevoli qualità: non serve lubrificazione, non ci sono parti di sfregamento, quindi non ci sono perdite per attrito, livelli di vibrazione estremamente bassi, velocità relativa elevata, bassi consumi, un sistema automatico di controllo e monitoraggio per lo stato dei cuscinetti, la capacità di tenuta.

Tutti questi vantaggi rendono i cuscinetti magnetici la soluzione migliore per molte applicazioni: per turbine a gas, per criogenia, nei generatori di potenza ad alta velocità, per dispositivi per il vuoto, per varie macchine utensili e altre apparecchiature, comprese quelle ad alta precisione e ad alta velocità (circa 100.000 rpm), dove è importante l'assenza di perdite meccaniche, interferenze ed errori.

Fondamentalmente, i cuscinetti magnetici si dividono in due tipi: cuscinetti magnetici passivi e attivi. Vengono realizzati cuscinetti magnetici passivi, ma questo approccio è tutt'altro che ideale, quindi viene utilizzato raramente. Possibilità tecniche più flessibili e ampie si aprono con cuscinetti attivi, in cui il campo magnetico è creato da correnti alternate negli avvolgimenti del nucleo.

Come funziona un cuscinetto magnetico senza contatto

Il funzionamento di una sospensione o cuscinetto magnetico attivo si basa sul principio della levitazione elettromagnetica - levitazione mediante campi elettrici e magnetici. Qui, la rotazione dell'albero nel cuscinetto avviene senza contatto fisico delle superfici tra loro. Per questo motivo la lubrificazione è completamente esclusa e l'usura meccanica è comunque assente. Ciò aumenta l'affidabilità e l'efficienza delle macchine.

Gli esperti notano anche l'importanza di avere il controllo sulla posizione dell'albero del rotore. Il sistema di sensori monitora continuamente la posizione dell'albero e invia segnali al sistema di controllo automatico per un posizionamento preciso regolando il campo magnetico di posizionamento dello statore - la forza di attrazione dal lato desiderato dell'albero è resa più forte o più debole regolando il corrente negli avvolgimenti dello statore dei cuscinetti attivi.

Due cuscinetti attivi conici o due cuscinetti attivi radiali e uno assiale consentono la sospensione senza contatto del rotore letteralmente nell'aria. Il sistema di controllo del gimbal funziona continuamente e può essere digitale o analogico. Ciò garantisce un'elevata forza di tenuta, un'elevata capacità di carico e rigidità e smorzamento regolabili. Questa tecnologia consente ai cuscinetti di funzionare a basse e alte temperature, nel vuoto, ad alte velocità e in condizioni di maggiore sterilità.

Da quanto sopra, è chiaro che le parti principali di un sistema di sospensione magnetica attiva sono: un cuscinetto magnetico e un sistema di controllo elettronico automatico. Gli elettromagneti agiscono sul rotore continuamente da lati diversi e la loro azione è soggetta ad un sistema di controllo elettronico.

Il rotore di un cuscinetto magnetico radiale è dotato di piastre ferromagnetiche, sulle quali agisce il campo magnetico di ritenzione delle bobine dello statore, per cui il rotore è sospeso al centro dello statore senza toccarlo. I sensori induttivi controllano costantemente la posizione del rotore. Qualsiasi deviazione dalla posizione corretta si traduce in un segnale che viene applicato al controller, in modo che, a sua volta, riporti il ​​rotore nella posizione desiderata. Il gioco radiale può variare da 0,5 a 1 mm.

Un cuscinetto reggispinta magnetico funziona in modo simile. Gli elettromagneti a forma di anello sono fissati sull'albero del disco di spinta. Gli elettromagneti si trovano sullo statore. I sensori assiali si trovano alle estremità dell'albero.

Per trattenere saldamente il rotore della macchina durante il suo arresto o al momento del guasto del sistema di tenuta, vengono utilizzati cuscinetti a sfere di sicurezza, che sono fissati in modo che lo spazio tra loro e l'albero sia impostato pari alla metà di quello del cuscinetto magnetico .

Il sistema di controllo automatico è situato nell'armadio ed è responsabile della corretta modulazione della corrente che passa attraverso gli elettromagneti, in base ai segnali dei sensori di posizione del rotore. La potenza degli amplificatori è correlata alla forza massima degli elettromagneti, alla dimensione del traferro e al tempo di risposta del sistema ad una variazione della posizione del rotore.

Capacità dei cuscinetti magnetici senza contatto

La velocità di rotazione massima possibile del rotore in un cuscinetto magnetico radiale è limitata solo dalla capacità delle piastre del rotore ferromagnetico di resistere alla forza centrifuga. Tipicamente il limite di velocità periferica è di 200 m/s, mentre per i cuscinetti magnetici assiali il limite è limitato dalla resistenza dell'acciaio fuso a spinta a 350 m/s con materiali convenzionali.

Il carico massimo che può sopportare un cuscinetto del diametro e della lunghezza corrispondenti dello statore del cuscinetto dipende anche dai ferromagneti utilizzati. Per i materiali standard, la pressione massima è 0,9 N/cm2, che è inferiore a quella dei cuscinetti a contatto convenzionali, tuttavia, la perdita di carico può essere compensata da un'elevata velocità periferica con un diametro dell'albero maggiore.

Il consumo di energia di un cuscinetto magnetico attivo non è molto elevato. Le correnti parassite rappresentano le maggiori perdite nel cuscinetto, ma questa è dieci volte inferiore all'energia che viene sprecata quando i cuscinetti convenzionali vengono utilizzati nelle macchine. Vengono eliminati giunti, barriere termiche e altri dispositivi, i cuscinetti funzionano efficacemente sotto vuoto, elio, ossigeno, acqua di mare, ecc. L'intervallo di temperatura va da -253°C a +450°C.

Svantaggi relativi dei cuscinetti magnetici

Nel frattempo, ci sono cuscinetti magnetici e svantaggi.

Innanzitutto la necessità di utilizzare cuscinetti volventi ausiliari in grado di sopportare un massimo di due guasti, dopodiché devono essere sostituiti con nuovi.

In secondo luogo, la complessità del sistema di controllo automatico, che, in caso di guasto, richiederà riparazioni complesse.

In terzo luogo, la temperatura dell'avvolgimento dello statore del cuscinetto aumenta a correnti elevate: gli avvolgimenti si riscaldano e necessitano di raffreddamento personale, preferibilmente liquido.

Infine, il consumo di materiale di un cuscinetto senza contatto risulta essere elevato, poiché l'area della superficie del cuscinetto deve essere ampia per mantenere una forza magnetica sufficiente: il nucleo dello statore del cuscinetto è grande e pesante. Più il fenomeno della saturazione magnetica.

Ma, nonostante le apparenti carenze, i cuscinetti magnetici sono già ampiamente utilizzati, anche nei sistemi ottici ad alta precisione e nei sistemi laser. In un modo o nell'altro, dalla metà del secolo scorso, i cuscinetti magnetici sono migliorati continuamente.

Attenzione!!!

Hai disabilitato JavaScript e Cookie!

Devi abilitarli affinché il sito funzioni correttamente!

Cuscinetti magnetici attivi

Cuscinetti magnetici attivi (AMP)
(prodotto da S2M Société de Mécanique Magnétique SA, 2, rue des Champs, F-27950 St.Marcel, Francia)

Le principali aree di applicazione dei cuscinetti magnetici attivi sono nell'ambito delle turbomacchine. Il concetto di compressori oil-free e turboespansori permette di raggiungere la massima affidabilità anche grazie all'assenza di usura sui componenti della macchina. I cuscinetti magnetici attivi (AMP) sono sempre più utilizzati in molti settori. I cuscinetti magnetici attivi senza contatto vengono utilizzati per migliorare le prestazioni dinamiche, aumentare l'affidabilità e l'efficienza.

Il principio di funzionamento dei cuscinetti magnetici si basa sull'effetto della levitazione in un campo magnetico. L'albero in tali cuscinetti è letteralmente sospeso in un potente campo magnetico. Il sistema di sensori controlla costantemente la posizione dell'albero e invia segnali ai magneti di posizione dello statore, correggendo la forza di attrazione da un lato o dall'altro.

1 . Descrizione generale del sistema AMP

La sospensione magnetica attiva è composta da 2 parti separate:

Cuscinetto;

Sistema di controllo elettronico

La sospensione magnetica è costituita da elettromagneti (bobine di potenza 1 e 3) che attraggono il rotore (2).

componenti AMP

1. Cuscinetto radiale

Il rotore a cuscinetto radiale, dotato di piastre ferromagnetiche, è trattenuto da campi magnetici generati da elettromagneti posti sullo statore.

Il rotore viene trasferito in uno stato sospeso al centro, non a contatto con lo statore. La posizione del rotore è controllata da sensori induttivi. Rilevano qualsiasi deviazione dalla posizione nominale e forniscono segnali che controllano la corrente negli elettromagneti per riportare il rotore nella posizione nominale.

4 bobine poste lungo gli assi V e W e sfalsato con un angolo di 45° rispetto agli assi X e Y , tenere il rotore al centro dello statore. Nessun contatto tra rotore e statore. Gioco radiale 0,5-1 mm; gioco assiale 0,6-1,8 mm.

2. Cuscinetto di spinta

Un cuscinetto reggispinta funziona allo stesso modo. Gli elettromagneti a forma di anello non rimovibile si trovano su entrambi i lati del disco di spinta montato sull'albero. Gli elettromagneti sono fissati sullo statore. Il disco reggispinta viene spinto sul rotore (ad es. calettamento). Gli encoder assiali si trovano solitamente alle estremità dell'albero.

3. Ausiliario (di sicurezza)

cuscinetti

I cuscinetti ausiliari sono utilizzati per supportare il rotore quando la macchina è ferma e in caso di guasto del sistema di controllo AMP. In condizioni operative normali, questi cuscinetti rimangono fissi. La distanza tra i cuscinetti ausiliari e il rotore è solitamente la metà del traferro, tuttavia, se necessario, questo può essere ridotto. I cuscinetti ausiliari sono principalmente cuscinetti a sfere lubrificati solidi, ma possono essere utilizzati altri tipi di cuscinetti come i cuscinetti a strisciamento.

4. Sistema di controllo elettronico

Il sistema di controllo elettronico controlla la posizione del rotore modulando la corrente che passa attraverso gli elettromagneti a seconda dei valori di segnale dei sensori di posizione.

5. Sistema di elaborazione elettronica segnali

Il segnale inviato dall'encoder viene confrontato con un segnale di riferimento che corrisponde alla posizione nominale del rotore. Se il segnale di riferimento è zero, la posizione nominale corrisponde al centro dello statore. Quando si cambia il segnale di riferimento, è possibile spostare la posizione nominale di metà del traferro. Il segnale di deflessione è proporzionale alla differenza tra la posizione nominale e la posizione attuale del rotore. Questo segnale viene trasmesso al processore, che a sua volta invia un segnale correttivo all'amplificatore di potenza.

Rapporto tra segnale di uscita e segnale di deviazioneè determinato dalla funzione di trasferimento. La funzione di trasferimento è scelta per mantenere il rotore con la massima precisione nella sua posizione nominale e per tornare rapidamente e senza intoppi in questa posizione in caso di interferenza. La funzione di trasferimento determina la rigidità e lo smorzamento della sospensione magnetica.

6. Amplificatore di potenza

Questo dispositivo fornisce agli elettromagneti dei cuscinetti la corrente necessaria per creare un campo magnetico che agisce sul rotore. La potenza degli amplificatori dipende dalla forza massima dell'elettromagnete, dal traferro e dal tempo di reazione del sistema di controllo automatico (ovvero dalla velocità alla quale questa forza deve essere modificata quando incontra un ostacolo). Le dimensioni fisiche del sistema elettronico non sono direttamente correlate al peso del rotore della macchina, sono molto probabilmente legate al rapporto dell'indicatore tra la quantità di interferenza e il peso del rotore. Pertanto, un piccolo guscio sarà sufficiente per un grande meccanismo dotato di un rotore relativamente pesante soggetto a poca interferenza. Allo stesso tempo, una macchina soggetta a più interferenze deve essere dotata di un armadio elettrico più grande.

2. Alcune caratteristiche dell'AMP

Vuoto d'aria

Il traferro è lo spazio tra il rotore e lo statore. L'importo del nulla osta indicato e, dipende dal diametro D rotore o cuscinetto.

Come regola generale, vengono utilizzati i seguenti valori:

D (mm)	e(mm)
< 100	0,3 - 0,6
100 - 1 000	0,6 - 1,0

Velocità di rotazione

La velocità massima di rotazione di un cuscinetto magnetico radiale dipende solo dalle caratteristiche delle piastre del rotore elettromagnetico, ovvero dalla resistenza delle piastre alla forza centrifuga. Con gli inserti standard si possono raggiungere velocità circonferenziali fino a 200 m/s. La velocità di rotazione del cuscinetto magnetico assiale è limitata dalla resistenza dell'acciaio fuso del disco reggispinta. Con l'equipaggiamento standard è possibile raggiungere una velocità periferica di 350 m/s.

Il carico dell'AMB dipende dal materiale ferromagnetico utilizzato, dal diametro del rotore e dalla lunghezza longitudinale dello statore di sospensione. Il carico specifico massimo di un AMB realizzato con un materiale standard è 0,9 N/cm². Questo carico massimo è inferiore ai corrispondenti valori dei cuscinetti classici, tuttavia l'elevata velocità periferica consente di aumentare il diametro dell'albero in modo da ottenere la maggiore superficie di contatto possibile e quindi lo stesso limite di carico di un classico cuscinetto senza la necessità di aumentarne la lunghezza. .

Consumo di energia

I cuscinetti magnetici attivi hanno un consumo energetico molto basso. Questo consumo di energia deriva da perdite per isteresi, correnti parassite (correnti di Foucault) nel cuscinetto (potenza assorbita dall'albero) e perdite di calore nel guscio elettronico. Gli AMP consumano 10-100 volte meno energia di quelli classici per meccanismi di dimensioni comparabili. Anche il consumo di energia del sistema di controllo elettronico, che richiede una fonte di corrente esterna, è molto basso. Le batterie vengono utilizzate per mantenere il gimbal in caso di interruzione di rete: in questo caso, si accendono automaticamente.

Condizioni ambientali

AMB può essere installato direttamente nell'ambiente operativo, eliminando completamente la necessità di opportuni innesti e dispositivi, oltre che di barriere per l'isolamento termico. Oggi i cuscinetti magnetici attivi operano in un'ampia varietà di condizioni: vuoto, aria, elio, idrocarburi, ossigeno, acqua di mare ed esafluoruro di uranio, nonché a temperature da -253° C a + 450 ° DA.

3. Vantaggi dei cuscinetti magnetici

• Senza contatto/senza liquidi
  - nessun attrito meccanico
  - mancanza di olio
  - aumento della velocità periferica
  
• Migliorare l'affidabilità
  - affidabilità operativa del quadro elettrico > 52.000 h.
  - affidabilità operativa dei cuscinetti EM > 200.000 h.
  - quasi totale mancanza di manutenzione preventiva
  
• Dimensioni ridotte della turbomacchina
  - nessun sistema di lubrificazione
  - dimensioni ridotte (P = K*L*D²*N)
  - meno peso
  
• Monitoraggio
  - carico portante
  - carico turbomacchina
• Parametri regolabili
  - sistema di controllo cuscinetti magnetici attivi
  - rigidità (varia a seconda della dinamica del rotore)
  - smorzamento (varia a seconda della dinamica del rotore)
  
• Funzionamento senza guarnizioni (compressore e azionamento in un unico alloggiamento)
  - cuscinetti nel gas di processo
  - ampio range di temperature di esercizio
  - ottimizzazione della dinamica del rotore grazie al suo accorciamento

Il vantaggio indiscutibile dei cuscinetti magnetici è la completa assenza di superfici di sfregamento e, di conseguenza, l'usura, l'attrito e, soprattutto, l'assenza di particelle dall'area di lavoro generate durante il funzionamento dei cuscinetti tradizionali.

I cuscinetti magnetici attivi si distinguono per l'elevata capacità di carico e la resistenza meccanica. Possono essere utilizzati ad alte velocità di rotazione, così come nel vuoto ea varie temperature.

Materiali forniti da S2M, Francia ( www.s2m.fr).

In una varietà di moderni prodotti elettromeccanici e prodotti tecnici, il cuscinetto magnetico è l'unità principale che determina le prestazioni tecniche ed economiche e aumenta il periodo di funzionamento senza problemi. Rispetto ai cuscinetti tradizionali, i cuscinetti magnetici non hanno forze di attrito tra parti fisse e mobili. La presenza di questa proprietà consente di implementare velocità maggiori nei progetti di sistemi magnetici. I cuscinetti magnetici sono realizzati con materiali superconduttori ad alta temperatura, che ne influenzano razionalmente le proprietà. Queste proprietà includono una significativa riduzione del costo dei modelli di progettazione dei sistemi di raffreddamento e un parametro così importante come il mantenimento a lungo termine di un cuscinetto magnetico in condizioni di lavoro.

Il principio di funzionamento delle sospensioni magnetiche

Il principio di funzionamento delle sospensioni magnetiche si basa sull'uso della levitazione libera, creata da campi magnetici ed elettrici. Un albero rotante con l'uso di tali sospensioni, senza l'uso del contatto fisico, è letteralmente sospeso in un potente campo magnetico. I suoi giri relativi passano senza attrito e usura, pur raggiungendo la massima affidabilità. Il componente fondamentale della sospensione magnetica è il sistema magnetico. Il suo scopo principale è quello di creare un campo magnetico della forma richiesta, per fornire le caratteristiche di trazione richieste nell'area di lavoro con un certo spostamento di controllo del rotore e la rigidità del cuscinetto stesso. Tali parametri dei cuscinetti magnetici dipendono direttamente dalla progettazione del sistema magnetico, che deve essere sviluppato e calcolato in base ad esso peso e dimensioni componente - un costoso sistema di raffreddamento criogenico. Di cosa è capace il campo elettromagnetico delle sospensioni magnetiche può essere visto chiaramente al lavoro del giocattolo per bambini Levitron. In pratica, le sospensioni magnetiche ed elettriche esistono in nove tipologie, diverse tra loro per principio di funzionamento:

• sospensioni magnetiche e idrodinamiche;
• sospensioni a magneti permanenti;
• cuscinetti magnetici attivi;
• sospensioni di condizionamento;
• LC - tipi risonanti di sospensioni;
• cuscinetti a induzione;
• tipi diamagnetici di sospensioni;
• cuscinetti superconduttori;
• sospensioni elettrostatiche.

Se testiamo tutti questi tipi di sospensioni in termini di popolarità, allora nelle realtà attuali i cuscinetti magnetici attivi (AMP) hanno assunto una posizione di primo piano. In apparenza, rappresentano un sistema di dispositivi meccatronici in cui lo stato stabile del rotore è assicurato dalla presenza di forze di attrazione magnetica. Queste forze agiscono sul rotore dal lato degli elettromagneti, la corrente elettrica in cui viene regolata dal sistema di controllo automatico sui segnali dei sensori della centralina elettronica. Queste unità di controllo possono utilizzare sia l'elaborazione del segnale tradizionale analogica che quella digitale più innovativa. I cuscinetti magnetici attivi hanno eccellenti caratteristiche dinamiche, affidabilità e alta efficienza. Le capacità uniche dei cuscinetti magnetici attivi contribuiscono alla loro diffusa adozione. Gli AMP sono utilizzati efficacemente, ad esempio, in tali apparecchiature:
- installazioni di turbine a gas;
- sistemi rotativi ad alta velocità;
- motori elettrici;
- turboespansori;
- accumulatori di energia inerziale, ecc.
Finora, i cuscinetti magnetici attivi richiedono una fonte di corrente esterna e apparecchiature di controllo costose e complesse. Al momento, gli sviluppatori AMB stanno lavorando attivamente per creare un tipo passivo di cuscinetti magnetici.

Utilizzo: per supportare e centrare il rotore di un dispositivo, come un compressore, un compressore, ecc. L'essenza dell'invenzione: la sospensione magnetica del rotore del dispositivo contiene cuscinetti elettromagnetici radiali e assiali posti in un alloggiamento cilindrico, blocchi di sensori di posizione del rotore assiale e radiale, una flangia rimovibile fissata all'alloggiamento per il fissaggio della posizione assiale del cuscinetto di sicurezza montato all'interno della flangia. Il supporto assiale è costituito da due statori con avvolgimenti di controllo, uno dei quali è fissato sulla parete interna dell'alloggiamento e l'altro sul dispositivo e un rotore realizzato sotto forma di un disco installato tra di loro con una differenza. Il supporto radiale è costituito da uno statore montato coassialmente fissato sull'alloggiamento e da un rotore montato sul rotore del dispositivo. Una parte dei sensori di posizione radiale e assiale del rotore del dispositivo è montata su un elemento comune fissato sulla parete interna dell'alloggiamento, e l'altra parte che interagisce con essi è anche installata su un elemento comune realizzato a forma di manicotto con un collare posizionato sul rotore del dispositivo. La flangia è realizzata con fori passanti per l'accesso ai sensori di posizione durante la loro regolazione.Questo design della sospensione consente un rapido smontaggio e montaggio per sostituire gli elementi guasti, nonché la necessaria regolazione senza smontarla. 1 malato.

L'invenzione riguarda l'ingegneria meccanica, in particolare le sospensioni magnetiche utilizzate in vari sistemi elettromeccanici ad alta velocità, e possono essere utilizzate in giroscopi di strumenti, pompe, ecc. Nota sospensione magnetica del rotore dell'elettromandrino Nell'alloggiamento generale dell'elettromandrino con coperchi su entrambi i lati, unitamente ad un motore di azionamento ad alta velocità, è collocata una sospensione magnetica, costituita da due cuscinetti magnetici. Il primo supporto magnetico, posto sul lato dell'albero su cui è fissato il disco di massa, comprende un cuscinetto di sicurezza pressato sul diametro interno del coperchio dell'elettromandrino, lo statore del blocco dei sensori della posizione radiale del rotore e il statore dell'elettromagnete radiale con avvolgimenti di comando posti all'interno della custodia. Il rotore del primo supporto magnetico comprende l'albero dell'elettromandrino, su cui viene premuto il rotore del blocco di sensori della posizione radiale del rotore, il rotore dell'elettromagnete radiale. Il secondo supporto magnetico posto all'estremità opposta dell'albero comprende, partendo dal lato del secondo coperchio della sede dell'elettromandrino, un cuscinetto di sicurezza pressato sulla superficie interna del coperchio dell'elettromandrino, statori di due elettromagneti assiali di tipo U con comando avvolgimenti situati all'interno dell'alloggiamento, sensori di posizione del rotore assiale, fissati sulla superficie interna degli statori di elettromagneti assiali, lo statore del blocco di sensori della posizione radiale del rotore, lo statore dell'elettromagnete radiale con avvolgimenti di controllo. Il rotore del secondo supporto magnetico comprende un albero dell'elettromandrino, sul quale viene premuto un disco cilindrico (rotore) di elettromagneti assiali, posto tra due statori degli elettromagneti assiali, un rotore di sensori di posizione radiale, un rotore dell'elettromagnete radiale e il rotore dei sensori di posizione assiale è un disco cilindrico di elettromagneti assiali. Nella parte centrale del corpo dell'elettromandrino, sulla sua superficie interna, viene premuto uno statore di un motore ad alta velocità con un avvolgimento di controllo e sulla parte centrale dell'albero dell'elettromandrino si trova un rotore del motore pressato. Tale disposizione di tutti i gruppi elettromandrini in un unico alloggiamento complica la loro sostituzione associata allo smontaggio della macchina operatrice. Nota sospensione magnetica per unità di pompaggio gas costituita da un alloggiamento cilindrico con coperchio, sulla cui superficie interna, a partire dal coperchio dell'alloggiamento, è premuta una flangia con due cuscinetti di sicurezza; due statori di elettromagneti cilindrici assiali di tipo Ш con avvolgimenti di comando; statore del blocco di sensori della posizione radiale del rotore; statore elettromagnete radiale con avvolgimenti di comando. Un cilindro con uno spallamento è fissato alla flangia di sospensione magnetica sul lato del coperchio, in cui si trovano i sensori della posizione assiale del rotore e le superfici di lavoro dei sensori sono perpendicolari all'asse dell'albero. Lo statore del blocco di sensori della posizione radiale del rotore, così come lo statore dell'elettromagnete radiale, sono installati con un accoppiamento di interferenza nell'alloggiamento della sospensione magnetica. Il rotore della sospensione magnetica comprende un albero, sul quale, a partire dalla sua estremità, un rotore di sensori di posizione assiale, una boccola di cuscinetti di sicurezza, un disco (rotore) di elettromagneti assiali, un rotore di un blocco di sensori di posizione radiale di il rotore e un rotore di un elettromagnete radiale sono posizionati in sequenza. In questa sospensione magnetica, il rotore per i sensori di posizione assiale è un manicotto montato all'estremità dell'albero e il rotore dei sensori di posizione radiale e l'elettromagnete radiale sono realizzati in un cilindro comune. Il disco (rotore) degli elettromagneti assiali è installato con un accoppiamento ad interferenza sul manicotto, che è fissato rispetto all'albero. Per escludere lo spostamento assiale, le parti del rotore sono fissate all'estremità dell'albero con una rondella di sicurezza e un dado. La boccola dei cuscinetti di sicurezza esclude il contatto delle parti dello statore e del rotore della sospensione magnetica quando è spenta. Tuttavia, in caso di guasto dell'elettromagnete assiale posto dietro il disco, o dei sensori di posizione radiale del rotore e del sensore assiale posto dietro il disco, o dell'elettromagnete radiale, per sostituirli, o per sostituire l'intera sospensione magnetica alloggiamento, è necessario rimuovere il disco assiale installato con interferenza sull'albero, il che complica notevolmente il rapido smontaggio della sospensione. L'assemblaggio di queste sospensioni magnetiche dopo la sostituzione di unità guaste è anche associato a una serie di difficoltà: per riposizionare il disco sull'albero è necessaria la lavorazione sia dell'albero che delle superfici di atterraggio del disco, che aumenta i tempi di montaggio, e nelle macchine, come ad esempio i compressori di gas oi nastri trasportatori di stabilimenti in cui sono installati elettromandrini, è consentito arrestarli solo per breve tempo. Inoltre, quando il disco viene reinstallato, la sua superficie attiva non viene installata coassialmente rispetto alle superfici attive degli elettromagneti assiali, il che porta ad un deterioramento delle caratteristiche tecniche del supporto assiale della sospensione magnetica. A volte, quando il disco viene rimosso dall'albero, la sua superficie attiva viene danneggiata, il che richiede la sua sostituzione e complica la messa in servizio della sospensione magnetica. Nelle sospensioni magnetiche date, non è prevista la possibilità di regolazione meccanica dei sensori di posizione radiale del rotore, in quanto quando è installato su macchina in funzione, si trovano al di fuori della zona di accesso. Scopo dell'invenzione è la possibilità di una rapida sostituzione completa dell'alloggiamento della sospensione magnetica senza smontare il rotore; rapida sostituzione parziale delle sospensioni magnetiche guaste poste in un corpo cilindrico senza smontare il rotore; regolazione meccanica dei sensori di posizione del rotore. Il problema è risolto dal fatto che nella sospensione magnetica del rotore di un dispositivo contenente cuscinetti elettromagnetici radiali e assiali posti in un alloggiamento cilindrico, blocchi di sensori di posizione assiale e radiale del rotore, una flangia rimovibile fissata sull'alloggiamento, un cuscinetto di sicurezza, e gli statori del supporto radiale e il primo statore del supporto assiale, contenenti un rotore a forma di disco, posto tra il suo primo e secondo statore, sono installati insieme agli avvolgimenti di controllo sulla parete interna dell'alloggiamento cilindrico, caratterizzato dal fatto che gli statori e il rotore del supporto assiale sono posti sul lato del collegamento dell'alloggiamento cilindrico con l'alloggiamento del dispositivo, in modo che il suo secondo statore sia fissato su quest'ultimo, sono posizionati sensori di posizione assiale e radiale del rotore sul lato della flangia nella zona di collegamento di quest'ultima con un corpo cilindrico, ed è installata una parte dei sensori di posizione assiale e radiale con possibilità di regolazione su un elemento comune fissato all'interno contro la parete del corpo cilindrico, e la loro altra parte è montata anche su un elemento comune costituito da un manicotto con una spalla fissata sul rotore del dispositivo, e la flangia è realizzata con fori passanti e un coperchio asportabile che fissa la sicurezza cuscinetto montato all'interno della flangia sul rotore del dispositivo. Il disegno mostra la proposta sospensione magnetica del dispositivo rotore. Contiene un corpo cilindrico 1, che è smontabile montato sul corpo del prodotto. Sulla superficie terminale dell'alloggiamento, opposta alla superficie di attacco al prodotto, è presente una flangia con una spalla (estremità) 2, realizzata a forma di due metà con una superficie di raccordo lungo il diametro, con fori passanti per l'accesso a lo statore dell'unità sensore. Alla flangia dal lato opposto alla sua connessione con l'alloggiamento della sospensione, è fissato un coperchio del cuscinetto di sicurezza 3, che impedisce al rotore di movimenti assiali. All'interno dell'alloggiamento è installato in serie un elemento comune 4, sul quale è posta la parte regolabile dei sensori della posizione radiale e assiale del rotore, lo statore dell'elettromagnete radiale con avvolgimenti di comando 5, in battuta contro lo spallamento della cilindro di sospensione magnetica e fissato dai movimenti assiali mediante l'anello di ritegno 6, lo statore di uno degli elettromagneti assiali 7, rivolto con la superficie attiva al corpo del prodotto. Lo statore del secondo elettromagnete assiale 8 è fissato tramite una guarnizione amagnetica 9 sul corpo del prodotto ed è rivolto alla superficie attiva in direzione opposta ad essa. Il rotore di sospensione magnetica contiene una parte dell'albero del dispositivo 10, su cui è installato successivamente un cuscinetto di sicurezza 11 con accoppiamento ad interferenza, attestato contro lo spallamento dell'albero e fissato con un dado 12, la controparte assiale e radiale sensori di posizione 13, montati su un elemento comune a forma di manicotto con spallamento, fissato sul rotore del dispositivo, in battuta contro lo spallamento dell'albero e fissato dai movimenti assiali mediante l'anello di ritegno 14, la boccola 15 con il rotore dell'elettromagnete radiale premuto in esso 16, attestato contro lo spallamento dell'albero e fissato in direzione assiale dall'anello 17, il manicotto adattatore 18, che preme il disco (rotore) dell'elettromagnete assiale 19, piantato con un accoppiamento di interferenza sulla albero, appoggiato allo spallamento dell'albero, e posto tra i due statori dell'elettromagnete assiale. Il lavoro della sospensione magnetica del rotore del dispositivo viene eseguito come segue. Al momento iniziale (il rotore poggia su cuscinetti di sicurezza), è necessario sospendere il rotore in posizione centrale. Per fare ciò, dall'unità elettronica agli avvolgimenti di comando dell'elettromagnete radiale 5, viene fornita una tale tensione di alimentazione che mantiene il rotore in posizione centrale, e quegli avvolgimenti di comando che creano una forza elettromagnetica diretta nella direzione opposta al rotore lavoro con i pesi. Quando il rotore devia dalla posizione centrale in base ai segnali dei sensori di posizione radiale, l'unità elettronica genera una tale tensione di alimentazione fornita agli avvolgimenti degli elettromagneti radiali, necessaria per riportare il rotore in posizione centrale. In direzione assiale, la sospensione magnetica funziona in modo simile a quella radiale, cioè quando il rotore è spostato in direzione assiale, l'unità elettronica, sulla base dei segnali dei sensori di posizione assiale, genera una tale tensione di alimentazione fornita agli avvolgimenti degli elettromagneti assiali (7 e 8), necessaria per riportare il rotore in posizione la posizione centrale. Con la posizione centrale del rotore e l'azione del carico (sia in direzione assiale che radiale), l'unità elettronica genera una tensione di alimentazione fornita agli avvolgimenti degli elettromagneti, che è proporzionale all'entità del carico a cui tenere il rotore in posizione centrale. Durante il funzionamento di una tale sospensione magnetica, le sue unità di trasporto di corrente situate nell'alloggiamento sono più soggette a guasti: elettromagneti radiali e assiali, nonché sensori di posizione del rotore, in cui gli avvolgimenti si guastano. Ciò è dovuto al fatto che negli avvolgimenti di controllo degli elettromagneti nel funzionamento a lungo termine fluiscono grandi correnti, a causa di carichi significativi percepiti dagli elettromagneti durante il funzionamento, ad esempio mandrini con una grande forza di pressatura durante la rettifica o in unità di pompaggio gas con elevata pressione (pressione) del gas di pompaggio. In queste condizioni, vi è una violazione dell'isolamento dei nodi che trasportano corrente e il loro guasto, che richiede la loro frequente sostituzione. Per una rapida ricerca guasti alle unità portanti corrente della sospensione magnetica, viene sostituito l'alloggiamento 1, all'interno del quale è presente un elemento 4 contenente una delle parti dei sensori regolabili della posizione radiale e assiale del rotore, lo statore del radiale elettromagnete con avvolgimenti di comando 5, lo statore dell'elettromagnete assiale 7, dopo aver rimosso il coperchio del cuscinetto di sicurezza 3 e la flangia 2. Per sostituire parzialmente i componenti portatori di corrente guasti situati nell'alloggiamento, in particolare i sensori di posizione del rotore, lo statore dell'elettromagnete radiale, rimuovere il coperchio del cuscinetto di sicurezza 3, flangia collassabile 2. Se l'elemento con sensori 4 si guasta, viene rimosso e sostituito in esso il sensore con uno nuovo, se lo statore dell'elettromagnete radiale con avvolgimenti di comando 5 è fuori servizio, quindi dopo aver rimosso la flangia 2 e l'elemento con sensori 4, l'anello di ritegno 6 viene rimosso e lo statore dell'elettromagnete radiale 5 viene sostituito con uno nuovo. In caso di guasto dell'elettromagnete assiale 7, posto sull'alloggiamento della sospensione magnetica, rimuovere prima il coperchio del cuscinetto di sicurezza 3 e la flangia 2, quindi scollegare l'alloggiamento della sospensione magnetica dall'alloggiamento del prodotto. Lo statore guasto dell'elettromagnete 7 viene sostituito nell'alloggiamento della sospensione magnetica 1, che è nuovamente fissato all'alloggiamento del prodotto. Pertanto, la posizione di due statori di elettromagneti assiali con avvolgimenti di controllo e un disco (rotore) nel corpo cilindrico della sospensione magnetica sul lato della sua connessione con il corpo del prodotto consente una rapida sostituzione completa del corpo della sospensione magnetica , una rapida sostituzione parziale delle sospensioni magnetiche guaste poste nel suo alloggiamento, senza smontare il rotore, e la posizione dei sensori di posizione del rotore in prossimità della flangia e l'accesso diretto ad esse attraverso i fori passanti di questa flangia consente di regolare meccanicamente questi sensori di posizione del rotore.

Reclamo

SOSPENSIONE MAGNETICA DEL ROTORE DEL DISPOSITIVO, contenente cuscinetti elettromagnetici radiali e assiali posti in un alloggiamento cilindrico, blocchi di sensori di posizione assiale e radiale del rotore, una flangia rimovibile fissata sull'alloggiamento, un cuscinetto di sicurezza e lo statore del radiale supporto ed il primo statore del supporto assiale, contenente un rotore a forma di disco posto tra il suo primo e secondo statore sono installati insieme agli avvolgimenti di comando sulla parete interna del corpo cilindrico, caratterizzati dal fatto che gli statori ed il rotore del supporto assiale supporto sono posti sul lato di collegamento del corpo cilindrico con il corpo del dispositivo, in modo che il suo secondo statore sia fissato su quest'ultimo, i sensori di posizione assiale e radiale i rotori sono posizionati sul lato della flangia nella zona di collegamento di quest'ultimo con corpo cilindrico, e una parte dei sensori di posizione assiale e radiale è installata con possibilità di regolazione su un elemento comune fissato sulla parete interna del corpo cilindrico, e l'altra la loro parte è anche installata su un elemento comune costituito da un manicotto con un collare fissato sul rotore del dispositivo, e la flangia è realizzata con fori passanti e un coperchio rimovibile che fissa il cuscinetto di sicurezza montato all'interno della flangia sul rotore del dispositivo .

Di seguito consideriamo il design della sospensione magnetica di Nikolaev, il quale ha affermato che è possibile garantire la levitazione di un magnete permanente senza sosta. Viene mostrata l'esperienza con il controllo del funzionamento di questo schema.

Gli stessi magneti al neodimio sono venduti in questo negozio cinese.

Levitazione magnetica senza costi energetici: fantasia o realtà? È possibile realizzare un semplice cuscinetto magnetico? E cosa mostrò effettivamente Nikolaev nei primi anni '90? Diamo un'occhiata a queste domande. Chiunque abbia mai tenuto in mano un paio di magneti si sarà chiesto: “Perché non puoi far galleggiare un magnete sopra l'altro senza supporto esterno? Possedendo un campo magnetico così unico, come un campo magnetico costante, sono respinti dai poli con lo stesso nome senza alcun consumo di energia. Questa è una base eccellente per la creatività tecnica! Ma non tutto è così semplice.

Già nel 19° secolo, lo scienziato britannico Earnshaw dimostrò che usando solo magneti permanenti, è impossibile trattenere stabilmente un oggetto levitante in un campo gravitazionale. La levitazione parziale, o, in altre parole, la pseudo-levitazione, è possibile solo con supporto meccanico.

Come realizzare una sospensione magnetica?

La sospensione magnetica più semplice può essere eseguita in un paio di minuti. Avrai bisogno di 4 magneti alla base per fare una base di appoggio, e una coppia di magneti attaccati all'oggetto levitante stesso, che può essere preso, ad esempio, un pennarello. Abbiamo così ottenuto una struttura galleggiante con un equilibrio instabile su entrambi i lati dell'asse del pennarello. Il solito arresto meccanico aiuterà a stabilizzare la posizione.

La sospensione magnetica più semplice con un'enfasi

Questo design può essere configurato in modo tale che il peso principale dell'oggetto levitante poggi sui magneti di supporto e la forza di spinta laterale sia così piccola che l'attrito meccanico lì praticamente tenda a zero.

Ora sarebbe logico provare a sostituire l'arresto meccanico con uno magnetico per ottenere la levitazione magnetica assoluta. Ma, sfortunatamente, questo non può essere fatto. Forse il punto è il design primitivo.

Design alternativo.

Considera un sistema più affidabile di tale sospensione. I magneti ad anello sono usati come statore, attraverso il quale passa l'asse di rotazione del cuscinetto. Si scopre che a un certo punto i magneti ad anello hanno la proprietà di stabilizzare altri magneti lungo il loro asse di magnetizzazione. E il resto abbiamo lo stesso. Non c'è equilibrio stabile lungo l'asse di rotazione. Questo deve essere eliminato con un arresto regolabile.

Considera un design più rigido.

Forse qui sarà possibile stabilizzare l'asse con l'aiuto di un magnete persistente. Ma anche qui non è stato possibile ottenere la stabilizzazione. Potrebbe essere necessario posizionare dei magneti di spinta su entrambi i lati dell'asse di rotazione del cuscinetto. Un video con il rilevamento magnetico di Nikolaev è stato a lungo discusso su Internet. La qualità dell'immagine non consente una visione dettagliata di questo disegno e sembra che sia riuscito a ottenere una levitazione stabile esclusivamente con l'aiuto di magneti permanenti. In questo caso, lo schema del dispositivo è identico a quello mostrato sopra. È stato aggiunto solo il secondo stop magnetico.

Controllo del design di Gennady Nikolaev.

Per prima cosa, guarda il video completo, che mostra la sospensione magnetica di Nikolaev. Questo video ha costretto centinaia di appassionati in Russia e all'estero a provare a realizzare un design che potesse creare levitazione senza sosta. Ma, sfortunatamente, l'attuale design di tale sospensione non è stato creato al momento. Questo fa dubitare del modello Nikolaev.

Per la verifica, è stato realizzato esattamente lo stesso progetto. Oltre a tutte le aggiunte, sono stati forniti gli stessi magneti in ferrite di Nikolaev. Sono più deboli del neodimio e non si esprimono con una forza così tremenda. Ma la verifica in una serie di esperimenti ha portato solo delusione. Sfortunatamente, questo schema si è rivelato instabile.

Conclusione.

Il problema è che i magneti ad anello, non importa quanto siano potenti, non sono in grado di mantenere l'asse del cuscinetto in equilibrio con la forza dei magneti di spinta laterali necessaria per la sua stabilizzazione laterale. L'asse scivola semplicemente di lato al minimo movimento. In altre parole, la forza con cui i magneti ad anello stabilizzano l'asse al loro interno sarà sempre inferiore alla forza necessaria per stabilizzare l'asse lateralmente.

Allora cosa ha mostrato Nikolaev? Se guardi più da vicino questo video, c'è il sospetto che con una scarsa qualità video, l'arresto dell'ago semplicemente non sia visibile. È un caso che Nikolaev non provi a dimostrare le cose più interessanti? La possibilità stessa della levitazione assoluta sui magneti permanenti non viene rifiutata, qui non viene violata la legge di conservazione dell'energia. È possibile che non sia stata ancora creata la forma del magnete che creerà bene il potenziale necessario, tenendo in modo affidabile un gruppo di altri magneti in equilibrio stabile.

Il prossimo è il diagramma della sospensione magnetica

Disegno di una sospensione magnetica su magneti permanenti