Magnetinių guolių veikimo principas ir klasifikacija

 

Magnetinis guolisSistemas galima suskirstyti į tris kategorijas pagal jų veikimo principus: aktyvus magnetinis guolis, pasyvus magnetinis guolis ir hibridinis magnetinis guolis.

 

Aktyvus magnetinis guolis

 

Aktyvūs magnetiniai guoliai naudoja valdomą elektromagnetinę jėgą besisukančio veleno levitacijai, kurį daugiausia sudaro rotoriai, solenoidai, jutikliai, valdikliai ir galios stiprintuvai. Solenoidai yra sumontuoti ant statoriaus, pakabinto magnetiniame lauke, kurį sukuria radialine simetrija išdėstyti elektromagnetai. Kiekvienas iš jų turi vieną ar daugiau jutiklių, kurie nuolat stebi veleno padėties pokyčius. Jutiklio išvesties signalas, padedant elektroninei valdymo sistemai, koreguoja srovę per elektromagnetą, kad būtų galima valdyti elektromagneto trauką, kad besisukantis velenas veiktų stabiliai ir subalansuotai, ir pasiektų tam tikrus tikslumo reikalavimus.

 

Aktyvius magnetinius guolius pagal skirtingus valdymo metodus galima suskirstyti į srovės valdymo ir įtampos valdymo guolius, o pagal skirtingus atramos metodus – į radialinius ir ašinius magnetinius guolius. Šiuo metu tarp aktyvių magnetinių guolių plačiausiai naudojamas nuolatinės srovės valdomas magnetinis guolis.

 

Aktyvaus magnetinio guolio mechaninę dalį paprastai sudaro radialinis guolis ir ašinis guolis, o radialinį guolį sudaro statorius (elektromagnetas) ir rotorius; ašinius guolius sudaro statorius (elektromagnetas) ir traukos plokštė.

 

Kadangi aktyvus magnetinis guolis turi rotoriaus padėties pranašumų, guolio standumą ir slopinimą gali nustatyti valdymo sistema, jis buvo plačiausiai naudojamas magnetinės levitacijos srityje, o aktyvaus magnetinio guolio tyrimai visada buvo magnetinės levitacijos technologijų tyrimų dėmesio centre. Po daugelio metų sunkaus darbo jo projektavimo teorija ir metodai tapo vis brandesni.

 

Pasyvus magnetinis guolis

 

Kaip magnetinio guolio rūšis, pasyvusis magnetinis guolis turi savų unikalių privalumų: jis yra mažas, nenaudoja energijos ir yra paprastos konstrukcijos. Didžiausias skirtumas tarp pasyviųjų magnetinių guolių ir aktyviųjų magnetinių guolių yra tas, kad pirmasis neturi aktyvios elektroninės valdymo sistemos, o naudoja paties magnetinio lauko charakteristikas besisukančio veleno levitacijai. Šiuo metu plačiausiai naudojami pasyvieji magnetiniai guoliai yra nuolatinių magnetų guoliai, sudaryti iš nuolatinių magnetų. Nuolatinių magnetų guolius galima suskirstyti į du tipus: stūmos ir siurbimo.

 

Pasyvieji nuolatinių magnetų guoliai gali būti naudojami tiek kaip radialiniai, tiek kaip atraminiai (ašiniai) guoliai, kurie abu gali būti siurbimo arba stūmimo. Priklausomai nuo magnetinio žiedo įmagnetinimo krypties ir santykinės padėties, nuolatinių magnetų guoliai turi įvairias magnetinės grandinės struktūras. Tačiau yra dvi pagrindinės struktūros

 

Kitas pasyvaus magnetinio guolio tipas pagrįstas siurbimo jėga, kuri veikia tarp įmagnetintų minkštųjų magnetinių komponentų. Kai rotoriaus komponentas juda radialine kryptimi, siurbimo efektas atsiranda dėl magnetinės varžos pokyčio, todėl jis dar vadinamas „magnetoresistiniu guoliu“. Šio tipo guolis gali būti suprojektuotas taip, kad nuolatinio magneto dalis nesisuktų, o suktųsi tik minkštojo ketaus dalis, kad sistema būtų stabilesnė.

 

Dėl magnetinių guolių ir aktyviųjų solenoidų stabilizuojančio poveikio derinys sukuriama magnetinių guolių sistema su minimaliomis energijos sąnaudomis.

 

Hibridiniai magnetiniai guoliai

 

Hibridiniai magnetiniai guoliai sudaromi aktyviųjų magnetinių guolių, pasyviųjų magnetinių guolių ir kai kurių kitų pagalbinių atraminių bei stabilizuojančių konstrukcijų pagrindu – tai savotiška kombinuota magnetinių guolių sistema. Ji atsižvelgia į išsamias aktyviųjų magnetinių guolių ir pasyviųjų magnetinių guolių charakteristikas.

 

Hibridinis magnetinis guolis skirtas naudoti nuolatinio magneto generuojamą magnetinį lauką, kad pakeistų elektromagneto statinį poslinkio magnetinį lauką, kuris gali ne tik žymiai sumažinti galios stiprintuvo energijos suvartojimą, bet ir perpus sumažinti elektromagneto amperų apsisukimų skaičių, sumažinti magnetinio guolio tūrį ir pagerinti laikomąją galią.

 

Kadangi nuolatinis magnetas sukuria šališką magnetinį lauką, o elektromagnetas – kontroliuojamą magnetinį lauką, nuolatinio magneto poslinkio hibridiniai magnetiniai guoliai turi šiuos privalumus:

 

1) Nuolatinis magnetas naudojamas šališkam statiniam magnetiniam laukui sukurti, o elektromagnetas teikia tik valdymo magnetinį lauką apkrovai arba išoriniams trukdžiams subalansuoti, taip išvengiant sistemos šališkos srovės sukeltų energijos nuostolių ir sumažinant ritės įkaitimą.

 

2) Hibridinio magnetinio guolio elektromagnetui reikalingas apsisukimų skaičius yra daug mažesnis nei aktyvaus magnetinio guolio, todėl sumažėja magnetinio guolio tūris ir taupomos medžiagos. Šio tipo guolis turi mažo dydžio, lengvo svorio ir didelio efektyvumo privalumus, todėl tinka miniatiūrizavimui ir mažiems pritaikymams.