Každý vie, že magnety majú tendenciu priťahovať kovy. Tiež jeden magnet môže priťahovať druhý. Ale interakcia medzi nimi nie je obmedzená na príťažlivosť, môžu sa navzájom odpudzovať. Hmota je v póloch magnetu - opačné póly sa priťahujú, tie isté póly sa odpudzujú. Táto vlastnosť je základom všetkých elektromotorov, a to dosť silných.
Existuje aj taká vec ako levitácia pod vplyvom magnetického poľa, keď objekt umiestnený nad magnetom (má podobný pól) visí v priestore. Tento efekt bol zavedený do praxe v takzvanom magnetickom ložisku.
Čo je magnetické ložisko
Zariadenie elektromagnetického typu, v ktorom je rotujúci hriadeľ (rotor) podporovaný v stacionárnej časti (statore) silami magnetického toku, sa nazýva magnetické ložisko. Keď je mechanizmus v prevádzke, je ovplyvnený fyzikálnymi silami, ktoré majú tendenciu posúvať os. Na ich prekonanie bolo magnetické ložisko vybavené riadiacim systémom, ktorý monitoruje záťaž a dáva signál na riadenie sily magnetického toku. Magnety sú zasa pevnejšie respmá menší vplyv na rotor, udržiava ho v strednej polohe.
Magnetické ložisko je široko používané v priemysle. Ide v podstate o výkonné turbostroje. V dôsledku absencie trenia, a teda potreby používania mazív, sa spoľahlivosť strojov mnohonásobne zvyšuje. Opotrebenie uzlov sa prakticky nepozoruje. Zlepšuje tiež kvalitu dynamických charakteristík a zvyšuje efektivitu.
Aktívne magnetické ložiská
Magnetické ložisko, kde silové pole vzniká pomocou elektromagnetov, sa nazýva aktívne. V ložiskovom statore sú umiestnené polohové elektromagnety, rotor je reprezentovaný kovovým hriadeľom. Celý systém, ktorý drží hriadeľ v jednotke, sa nazýva aktívne magnetické odpruženie (AMP). Má zložitú štruktúru a skladá sa z dvoch častí:
- ložiskový blok;
- elektronické riadiace systémy.
Základné prvky AMP
Radiálne ložisko. Zariadenie, ktoré má na statore elektromagnety. Držia rotor. Na rotore sú špeciálne feromagnetické platne. Keď je rotor zavesený v strede, nedochádza k žiadnemu kontaktu so statorom. Indukčné snímače sledujú najmenšiu odchýlku polohy rotora v priestore od nominálnej. Signály z nich riadia silu magnetov v jednom alebo druhom bode, aby obnovili rovnováhu v systéme. Radiálna vôľa je 0,50-1,00 mm, axiálna vôľa je 0,60-1,80 mm
- Magnetické ložiskoťah funguje rovnakým spôsobom ako radiálny. Na hriadeli rotora je upevnený prítlačný kotúč, na ktorého oboch stranách sú na statore namontované elektromagnety.
- Bezpečnostné ložiská sú navrhnuté tak, aby držali rotor, keď je zariadenie vypnuté alebo v núdzových situáciách. Počas prevádzky nie sú zapojené pomocné magnetické ložiská. Medzera medzi nimi a hriadeľom rotora je polovičná v porovnaní s magnetickým ložiskom. Bezpečnostné prvky sú montované na báze guľôčkových zariadení alebo klzných ložísk.
- Riadiaca elektronika zahŕňa snímače polohy hriadeľa rotora, prevodníky a zosilňovače. Celý systém funguje na princípe úpravy magnetického toku v každom jednotlivom elektromagnetickom module.
Ložiská pasívneho magnetického typu
Ložiská s permanentnými magnetmi sú systémy držania hriadeľa rotora, ktoré nepoužívajú spätnoväzbový riadiaci obvod. Levitácia prebieha len vďaka silám vysokoenergetických permanentných magnetov.
Nevýhodou takéhoto zavesenia je nutnosť použitia mechanického dorazu, čo vedie k tvorbe trenia a znižuje spoľahlivosť systému. Magnetický doraz v technickom zmysle ešte nebol v tejto schéme implementovaný. Preto sa v praxi pasívne ložisko používa zriedkavo. Existuje patentovaný model, napríklad zavesenie Nikolaev, ktoré ešte nebolo replikované.
Magnetická páska v ložisku kolesa
Koncept"magnetické ložisko kolesa" označuje systém ASB, ktorý je široko používaný v moderných vozidlách. Ložisko ASB je iné v tom, že má vo vnútri zabudovaný snímač otáčok kolesa. Tento snímač je aktívnym zariadením zabudovaným v rozpere ložiska. Je postavený na báze magnetického prstenca, na ktorom sa striedajú póly prvku, ktorý sníma zmenu magnetického toku.
Keď sa ložisko otáča, magnetické pole vytvárané magnetickým krúžkom sa neustále mení. Senzor túto zmenu zaregistruje a vygeneruje signál. Signál je potom odoslaný do mikroprocesora. Vďaka nemu fungujú systémy ako ABS a ESP. Už opravujú prácu auta. ESP je zodpovedné za elektronickú stabilizáciu, ABS reguluje otáčanie kolies, úroveň tlaku v systéme je brzda. Sleduje činnosť systému riadenia, zrýchlenie v priečnom smere a tiež koriguje činnosť prevodovky a motora.
Hlavnou výhodou ložiska ASB je schopnosť regulovať rýchlosť otáčania aj pri veľmi nízkych rýchlostiach. Zároveň sa zlepšili ukazovatele hmotnosti a veľkosti náboja, zjednodušila sa montáž ložiska.
Ako vyrobiť magnetické ložisko
Najjednoduchšie magnetické ložisko pre domácich majstrov sa dá ľahko vyrobiť. Na praktické použitie sa nehodí, ale názorne ukáže možnosti magnetickej sily. Na to potrebujete štyri neodýmové magnety rovnakého priemeru, dva magnety o niečo menšieho priemeru, driek, napríklad kúsok plastovej trubice a dôraz,napríklad pollitrovú sklenenú nádobu. Magnety menšieho priemeru sú pripevnené na konce trubice horúcim lepidlom tak, aby sa získala cievka. V strede jedného z týchto magnetov je z vonkajšej strany nalepená plastová gulička. Identické póly by mali smerovať von. Štyri magnety s rovnakými pólmi nahor sú rozmiestnené v pároch vo vzdialenosti dĺžky trubicového segmentu. Rotor je umiestnený nad ležiacimi magnetmi a na strane, kde je prilepená plastová guľa, je podopretý plastovou nádobou. Tu je magnetické ložisko a pripravené.
