Aktív mágneses csapágyak

1. fejezet Az elektromágneses szuszpenziók osztályozása.

1.1 Az elektromágneses levitáció alapelvei

Az elgondolás az elektromos és mágneses mezők leváltására (vagy felfüggesztésére) a testek már évszázadok óta létezik. Érdeklődés az évszázadban újjáéledt a méréstechnika és a mérnöki fejlesztés terén, a nukleáris, térbeli, kriogén és egyéb modern technológiák területén.

A fizikától ismeretes, hogy a Q elektromos töltés sebessége elektromos erővel és mágneses indukcióval elektromágneses térben mozog. erőszakos cselekmények.

Állandó mágnesek használata esetén a mágneses erő vonzó erő vagy visszataszító erő lehet. A ferromágnes és a mágneses térforrás közötti kölcsönhatás mindig vonzó erő. Az elektromosan vezető elektromágneses anyag és a váltakozó mágneses mező forrása mindig visszafordul. Két áramellátó vezető is vonzhatja és visszaszoríthatja.

Az elektromos és mágneses felfüggesztések a működési elvtől függően kilenc típusra oszthatók []: elektrosztatikusak; állandó mágneseken; aktív mágneses; LC rezonancia; indukció; a vezetőképes; diamágnesesek; szupravezető; MHD.

E fejezet következő részei a működési elvek rövid bemutatására és a felsorolt ​​felfüggesztési típusok főbb műszaki jellemzőire vonatkoznak.

1.2. Elektrosztatikus szuszpenzió.

Az elektrosztatikus felfüggesztés (ESP) munkájának középpontjában vonzó erőket alkalmaznak a különböző elektromos potenciálú vezetőképes felületek között. Az egyik felület egy felfüggesztett vezetőképes testhez, a másik felület pedig egy elektróda rendszerhez tartozik. Általában vákuum keletkezik a interelektrodei térben.

Egy feltöltött test uniaxiális (egyvégű) elektrosztatikus felfüggesztésének létrehozása céljából két elektródapár által létrehozott elektromos mezőbe helyezzük. .

Az ESP pozitív tulajdonságai a vezérlőrendszer nagysebessége, valamint a mágneses tér és a hőveszteségek hiánya. Az ESP hátrányai - magas feszültségek és mély vákuum, alacsony teherbírás. Az ESP fő alkalmazási területe a giroszkópok rotorainak felfüggesztése [].

1.3. Rugalmas mágnesek felfüggesztése.

Állandó mágnesek (RPM) szuszpenziókban a mágneses mező állandó mágnesekkel vagy egyenáramú elektromágnesekkel van létrehozva szabályozás nélkül. A felfüggesztett test részben vagy teljesen ferromágneses anyagból készül, és állandó mágneseket hordozhat. A test felfüggesztése (vagy a mechanikus támaszok részleges kiürítése) a repulzió vagy vonzódás mágneses ereje. A permanens mágnesek előállításához a legalkalmasabb anyagok öntvények és fém-kerámia alnicoötvözetek, bárium ferritek, valamint szamárium-kobaltötvözetek.

Különösen fontos megjegyezni, hogy a teljes érintkezés nélküli felfüggesztésnek csak az állandó mágnesek alkalmazásával lehetetlen megvalósulni. Ez a tény az Earnshaw-tétel 1.2. Szakaszában, valamint a Brownback-vizsgálatokból [1] már említettekből következik. Az elmúlt évben azt mutatta, 1939-ben, hogy egy stabil szuszpenziót a test egy konstans mágneses mező csak akkor lehetséges, ha a mágneses permeabilitása az anyag, amelyből a test készült kisebb, mint a mágneses permeabilitása a környezet, azaz, a diamágneses és szupravezetők számára. Ugyanakkor az irodalomban vannak néha téves megnevezése első látásra elég működőképes minták teljes felfüggesztését az állandó mágnes (rajz egy ilyen furcsa design.

A megnevezett hátrányok miatt az állandó mágneses támaszokat elsősorban a mechanikus támaszok kiürítésére vagy aktív mágneses csapágyakkal, valamint a mérőeszközök [. ].

1.4 Elektromágneses szuszpenzió rezonancia áramkörrel.

A rezonáns LC-áramkörrel (vagy LC-szuszpenzióval) ellátott elektromágneses szuszpenzió az egyik legegyszerűbb, és nem igényel speciális felfüggesztést. Először az Egyesült Államokban fejlesztette ki a Cambridge Termionic cég, és leírják a Chironis, a Cross és a Lyman munkáiban.

Az egyensúlyi helyzetben az elektromágnesek vonzásának ereje egyenlő egymással. Hagyja, hogy a test egyensúlya megtörik, és jobbra mozog. Ezután az induktivitás növekedni fog, - fokozódik. Az áramlatok és erők változása ellentétes lesz: az áramerősség és az erő csökken és növekszik. A kapott vonzó erő balra irányul és az egyensúlyi helyzet visszaáll.

Az egyszerűség a formatervezettekhez, és számos jelentős hátrányban van: alacsony teherbírás; megnövekedett energiaveszteség az örvényáramokhoz és a mágneses megforduláshoz; kis munkaterületek. Ezért alkalmazási területük a könnyű terhelésű rotorokra korlátozódik [12].

1.5. Aktív mágneses felfüggesztés

Az érzékelő mérni tudja a felfüggesztett ferromágneses test elmozdulását egy adott egyensúlyi helyzetből. A mérési jelet a szabályozó dolgozza fel. Egy külső áramforrás által táplált teljesítményerősítő átalakítja ezt a jelet egy szabályozóáramba, az elektromágnes tekercsébe, amely a mágneses vonzási erőt okozza oly módon, hogy a zavart egyensúlyi helyzet helyreáll. A szuszpenzió stabilitását, valamint a szükséges merevséget és csillapítást a szabályozási törvény megfelelő megválasztásával érik el.

Az aktív mágneses szuszpenzió a tartós mágnesekkel és a szuszpenzióval szemben alkalmazott szuszpenzióval összehasonlítva a következő fő előnyökkel rendelkezik: az AMP terhelhetősége sokkal nagyobb, és 40-80 per 1 cm2 a hordozófelület területétől; nagy mechanikai szilárdság; a test stabil érintkezésmentes felfüggesztésének lehetősége; A merevség és a csillapítás széles tartományban történő változtatásának lehetősége. Az AMP hátrányai közé tartozik: egy külső áramforrás jelenléte és az elektronikus vezérlőegység jelenlétének viszonylag nagyobb összetettsége és költsége. A tagadhatatlan előnyök miatt ez a fajta felfüggesztés a legelterjedtebb a mérnöki feladatokban (az AMP fejlesztésének története és alkalmazási köre a következő fejezetben kerül ismertetésre).

1.6. Indukciós felfüggesztés.

A működési elve az indukció szuszpenzió (SP) azon a tényen alapul, hogy a vezetőképes test szuszpendáljuk kerül egy nagyfrekvenciás váltakozó mágneses tér az elektromágnes, és a szuszpenziót úgy végezzük, hogy taszító erők a fő mező és az örvényáramok által indukált ezen a területen a szervezetben fel van függesztve. Az is lehetséges kiviteli SP néző, amikor elektromágnes táplált egy nagyfrekvenciás feszültség, fölé a vezetőképes felületen.

Meg kell jegyezni, hogy ha a felfüggesztett testnek nagy mágneses permeabilitása van, akkor az indukció visszataszító ereje mellett jelentős erő is van, amely vonzza a testet az elektromágneshez. Ezért a ferromágneses testek felfüggesztésére szolgáló IP használata nem megfelelő.

A mérnöki állapot és az IP elméletének felülvizsgálatát AA Fomin [1] végzi. A PI egyik fontos alkalmazási területe az ultrakönnyű fémek keresztreflexált olvasztása. Lényege abban rejlik, hogy egy fémdarabot a szuszpenzió mágneses mezőjének energiája felmelegíti és megolvasztja az indukciót [].

Mozgás SP, amely egy helyhez kötött, villamosan vezető vasúti és szerelt mozgó kocsi DC szupravezető mágnes az létrehozásakor nagysebességű földfelszíni szállítható az egyik mágneses betét (sm.razd.1.11).

A konstrukció egyszerűsége, a képesség, hogy működni korrozív környezetben, a vákuum és a nagy sebességgel, a lehetőségét támogatja súrlódásmentes tulajdonságok, amelyek lehetővé teszik a használatát a SP készülékek különböző célokra, a berendezés a pontos fizikai kísérlet energetikai és a közlekedés. Jelentős hátrány - a nagy energiafogyasztás (100W / 1N terhelésig) az IP széleskörű gyakorlati megvalósításának legfőbb akadálya.

1.7. Vezetőképes felfüggesztés.

A vezetőképes szuszpenzió (CP) elvének alapja a vezetéknek a mágneses térből áramoltatott elmozdulása. A jelenlegi KP egyenfeszültségű szuszpenziókra és AC szuszpenziókra oszlik (a mágneses mezőnek és áramnak meg kell egyeznie a fázisban). Az indukciós szuszpenziók mellett a hajtóművek leggyakrabban a tiszta fémek instabil olvasztására használhatók, de közlekedési eszközökkel is használhatók.

A fő hátránya a CP.

1.8. Diamágneses szuszpenzió

A működési elve a diamágneses szuszpenzió (DP) azon a tényen alapul, hogy a diamágneses elhelyezett mágneses mezőben mágnesezve irányával ellentétes a villamos tér irányában, és kinyomódik a mágneses mező. A legjobb diamagnetika grafit és bizmut. A DP teherbírás rendkívül kicsi. A DP lehetséges alkalmazási területei a kinematikus szenzorok és érzékelők a pillanatnyi erők mérésére [].

1.9. Szupravezető szuszpenzió

A szupravezető szuszpenzió (SP) egy felfüggesztett testre szerelt szupravezetőt és egy hagyományos vagy szupravezető elektromágneset tartalmaz. Működésük alapja azon a tényen alapul, hogy a mágneses mező nem lép be a szupravezető testébe, és így ideális diamágneses, amelyet a mágneses mező torzít. Ez a körülmény eltávolítja az "Irnoshow tilalmat", és lehetővé teszi egy szupravezető test felfüggesztését külső stabilizációs rendszer nélkül [].

1.10. Mágneshidrodinamikus szuszpenzió

1.11 Elektromágneses felfüggesztés nagysebességű földi szállításban (VSNT)

A VSNT fejlesztésének jelentőségét az 500 km / h vagy annál nagyobb sebességre széles körben ismert a sajtó.

A fentiekben figyelembe vett különböző elektromágneses szuszpenziók előnyeit és hátrányait összevetve megállapítható, hogy a rotációs gépek csapágyszerkezeteiben a széles körű ipari felhasználás szempontjából leginkább gyakorlati érdek az aktív mágneses felfüggesztés. Az aktív mágneses felfüggesztés elvén működő csapágyak, amelyeket általában aktív mágneses csapágyaknak (AMP) neveznek, és további megfontolások tárgyát képezik.

Powered by uCoz