Jeder weiß, dass Magnete dazu neigen, Metalle anzuziehen. Außerdem kann ein Magnet einen anderen anziehen. Aber die Interaktion zwischen ihnen beschränkt sich nicht auf Anziehung, sie können sich gegenseitig abstoßen. Die Materie befindet sich in den Polen des Magneten – entgegengesetzte Pole ziehen sich an, gleiche Pole stoßen sich ab. Diese Eigenschaft ist die Grundlage aller Elektromotoren, und zwar ziemlich leistungsstarker.
Es gibt auch so etwas wie Levitation unter dem Einfluss eines Magnetfeldes, wenn ein Objekt über einem Magneten (mit einem ähnlichen Pol) im Raum hängt. Dieser Effekt wurde in der sogenannten Magnetlagerung umgesetzt.
Was ist ein Magnetlager
Ein elektromagnetisches Gerät, bei dem eine rotierende Welle (Rotor) in einem stationären Teil (Stator) durch magnetische Flusskräfte gelagert wird, wird als Magnetlager bezeichnet. Wenn der Mechanismus in Betrieb ist, wird er durch physikalische Kräfte beeinflusst, die dazu neigen, die Achse zu verschieben. Um diese zu überwinden, wurde das Magnetlager mit einem Steuersystem ausgestattet, das die Belastung überwacht und ein Signal zur Steuerung der Stärke des Magnetflusses gibt. Magnete wiederum sind stärker bzwhat weniger Einfluss auf den Rotor und hält ihn in der Mittelposition.
Magnetlager sind in der Industrie weit verbreitet. Dies sind im Grunde leistungsstarke Turbomaschinen. Durch das Fehlen von Reibung und dem damit verbundenen Bedarf an Schmiermitteln wird die Zuverlässigkeit von Maschinen um ein Vielfaches erhöht. Der Verschleiß der Knoten wird praktisch nicht beobachtet. Außerdem verbessert es die Qualität der dynamischen Eigenschaften und erhöht den Wirkungsgrad.
Aktive Magnetlager
Magnetlager, bei denen das Kraftfeld mit Hilfe von Elektromagneten erzeugt wird, nennt man aktiv. Positionselektromagnete befinden sich im Lagerstator, der Rotor wird durch eine Metallwelle dargestellt. Das gesamte System, das die Welle in der Einheit hält, wird als aktive Magnetfederung (AMP) bezeichnet. Es ist komplex aufgebaut und besteht aus zwei Teilen:
- Lagerbock;
- elektronische Steuerungssysteme.
Grundelemente des AMP
Radiallager. Ein Gerät mit Elektromagneten am Stator. Sie h alten den Rotor. Auf dem Rotor befinden sich spezielle Ferromagnetplatten. Wenn der Rotor in der Mitte aufgehängt ist, besteht kein Kontakt mit dem Stator. Induktive Sensoren verfolgen die kleinste Abweichung der Rotorposition im Raum vom Sollwert. Signale von ihnen steuern die Stärke der Magnete an der einen oder anderen Stelle, um das Gleichgewicht im System wiederherzustellen. Das Radialspiel beträgt 0,50-1,00 mm, das Axialspiel 0,60-1,80 mm
- MagnetlagerSchub funktioniert genauso wie Radial. Auf der Rotorwelle ist eine Anlaufscheibe befestigt, auf deren beiden Seiten Elektromagnete am Stator montiert sind.
- Fanglager dienen dazu, den Rotor bei ausgesch altetem Gerät oder in Notsituationen zu h alten. Während des Betriebs sind keine Hilfsmagnetlager beteiligt. Der Abstand zwischen ihnen und der Rotorwelle ist halb so groß wie bei einem Magnetlager. Sicherheitselemente werden auf Basis von Kugelvorrichtungen oder Gleitlagern aufgebaut.
- Die Steuerelektronik umfasst Rotorwellenpositionssensoren, Wandler und Verstärker. Das gesamte System arbeitet nach dem Prinzip der Anpassung des Magnetflusses in jedem einzelnen Elektromagnetmodul.
Passive Magnetlager
Permanentmagnetlager sind Rotorwellen-H altesysteme, die keinen Regelkreis verwenden. Die Levitation erfolgt nur durch die Kräfte hochenergetischer Permanentmagnete.
Der Nachteil einer solchen Aufhängung ist die Notwendigkeit, einen mechanischen Anschlag zu verwenden, der zur Bildung von Reibung führt und die Zuverlässigkeit des Systems verringert. Der Magnetanschlag im technischen Sinne ist in diesem Schema noch nicht implementiert. Daher wird in der Praxis selten ein passives Lager verwendet. Es gibt ein patentiertes Modell, zum Beispiel eine Nikolaev-Aufhängung, die noch nicht repliziert wurde.
Magnetband im Radlager
Konzept„Magnetradlager“bezieht sich auf das ASB-System, das in modernen Fahrzeugen weit verbreitet ist. Das ASB-Lager unterscheidet sich dadurch, dass es einen eingebauten Raddrehzahlsensor im Inneren hat. Dieser Sensor ist ein aktives Gerät, das in das Lagerdistanzstück eingebettet ist. Es basiert auf einem magnetischen Ring, auf dem sich die Pole eines Elements abwechseln, das die Änderung des magnetischen Flusses misst.
Wenn sich das Lager dreht, verändert sich das vom Magnetring erzeugte Magnetfeld ständig. Der Sensor registriert diese Veränderung und erzeugt ein Signal. Das Signal wird dann an den Mikroprozessor gesendet. Dank ihm funktionieren Systeme wie ABS und ESP. Bereits korrigieren sie die Arbeit des Autos. ESP ist für die elektronische Stabilisierung zuständig, ABS regelt die Drehung der Räder, das Druckniveau im System ist die Bremse. Es überwacht den Betrieb des Lenksystems, die Beschleunigung in Querrichtung und korrigiert auch den Betrieb des Getriebes und des Motors.
Der Hauptvorteil des ASB-Lagers ist die Fähigkeit, die Rotationsgeschwindigkeit auch bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten zu kontrollieren. Gleichzeitig werden die Gewichts- und Größenangaben der Nabe verbessert, die Montage des Lagers vereinfacht.
Wie man ein Magnetlager herstellt
Das einfachste Magnetlager zum Selbermachen ist einfach herzustellen. Es ist nicht für den praktischen Gebrauch geeignet, aber es wird die Möglichkeiten der Magnetkraft deutlich zeigen. Dazu benötigen Sie vier Neodym-Magnete mit gleichem Durchmesser, zwei Magnete mit etwas kleinerem Durchmesser, eine Welle, beispielsweise ein Stück Kunststoffrohr, und einen Schwerpunkt,zum Beispiel ein halbes Liter Glas. An den Rohrenden werden Magnete kleineren Durchmessers mit Heißkleber so befestigt, dass eine Spule entsteht. In die Mitte eines dieser Magnete ist außen eine Plastikkugel geklebt. Identische Pole sollten nach außen zeigen. Vier Magnete mit gleicher Polung werden paarweise im Abstand der Länge des Rohrsegments ausgelegt. Der Rotor wird über die liegenden Magnete gestülpt und auf der Seite, wo die Plastikkugel aufgeklebt ist, mit einer Plastikdose abgestützt. Hier ist das Magnetlager und fertig.
