Todo el mundo sabe que los imanes tienden a atraer metales. Además, un imán puede atraer a otro. Pero la interacción entre ellos no se limita a la atracción, pueden repelerse entre sí. La materia está en los polos del imán: los polos opuestos se atraen, los polos iguales se repelen. Esta propiedad es la base de todos los motores eléctricos, y de los bastante potentes.
También existe la levitación bajo la influencia de un campo magnético, cuando un objeto colocado sobre un imán (que tiene un polo similar) cuelga en el espacio. Este efecto se ha puesto en práctica en el denominado rodamiento magnético.
¿Qué es un rodamiento magnético?
Un dispositivo de tipo electromagnético en el que un eje giratorio (rotor) está soportado en una parte estacionaria (estator) por fuerzas de flujo magnético se denomina cojinete magnético. Cuando el mecanismo está en funcionamiento, está influenciado por fuerzas físicas que tienden a desplazar el eje. Para superarlos, el cojinete magnético se equipó con un sistema de control que monitorea la carga y da una señal para controlar la fuerza del flujo magnético. Los imanes, a su vez, son más fuertes otiene menos efecto en el rotor, manteniéndolo en la posición central.
El rodamiento magnético ha sido ampliamente utilizado en la industria. Estas son básicamente poderosas turbomáquinas. Debido a la ausencia de fricción y, en consecuencia, a la necesidad de usar lubricantes, la confiabilidad de las máquinas aumenta muchas veces. El desgaste de los nudos prácticamente no se observa. También mejora la calidad de las características dinámicas y aumenta la eficiencia.
Rodamientos magnéticos activos
El cojinete magnético, donde el campo de fuerza se crea con la ayuda de electroimanes, se denomina activo. Los electroimanes posicionales están ubicados en el estator del cojinete, el rotor está representado por un eje de metal. Todo el sistema que mantiene el eje en la unidad se denomina suspensión magnética activa (AMP). Tiene una estructura compleja y consta de dos partes:
- bloque de cojinete;
- sistemas de control electrónico.
Elementos básicos del AMP
Cojinete radial. Un dispositivo que tiene electroimanes en el estator. Sostienen el rotor. Hay placas especiales de ferromagneto en el rotor. Cuando el rotor está suspendido en el punto medio, no hay contacto con el estator. Los sensores inductivos rastrean la más mínima desviación de la posición del rotor en el espacio con respecto a la nominal. Las señales de ellos controlan la fuerza de los imanes en un punto u otro para restablecer el equilibrio en el sistema. El juego radial es de 0,50-1,00 mm, el juego axial es de 0,60-1,80 mm
- Cojinete magnéticoEl empuje funciona de la misma manera que el radial. Un disco de empuje está fijado en el eje del rotor, en ambos lados hay electroimanes montados en el estator.
- Los cojinetes de seguridad están diseñados para sujetar el rotor cuando el dispositivo está apagado o en situaciones de emergencia. Durante la operación, los cojinetes magnéticos auxiliares no están involucrados. El espacio entre ellos y el eje del rotor es la mitad del de un cojinete magnético. Los elementos de seguridad se montan sobre la base de dispositivos de bolas o cojinetes lisos.
- La electrónica de control incluye sensores de posición del eje del rotor, convertidores y amplificadores. Todo el sistema funciona según el principio de ajustar el flujo magnético en cada módulo de electroimán individual.
Rodamientos de tipo magnético pasivo
Los cojinetes de imanes permanentes son sistemas de sujeción del eje del rotor que no utilizan un circuito de control de retroalimentación. La levitación se lleva a cabo únicamente debido a las fuerzas de los imanes permanentes de alta energía.
La desventaja de una suspensión de este tipo es la necesidad de utilizar un tope mecánico, lo que conduce a la formación de fricción y reduce la fiabilidad del sistema. El tope magnético en el sentido técnico aún no se ha implementado en este esquema. Por lo tanto, en la práctica, un rodamiento pasivo se usa con poca frecuencia. Hay un modelo patentado, por ejemplo, una suspensión Nikolaev, que aún no se ha replicado.
Cinta magnética en cojinete de rueda
Concepto"cojinete de rueda magnético" se refiere al sistema ASB, que se usa ampliamente en los vehículos modernos. El cojinete ASB es diferente porque tiene un sensor de velocidad de rueda incorporado en el interior. Este sensor es un dispositivo activo incrustado en el espaciador del rodamiento. Está construido sobre la base de un anillo magnético en el que se alternan los polos de un elemento que lee el cambio de flujo magnético.
Cuando el rodamiento gira, hay un cambio constante en el campo magnético creado por el anillo magnético. El sensor registra este cambio, generando una señal. Luego, la señal se envía al microprocesador. Gracias a él funcionan sistemas como el ABS y el ESP. Ya corrigen el trabajo del auto. ESP es responsable de la estabilización electrónica, ABS regula la rotación de las ruedas, el nivel de presión en el sistema es el freno. Supervisa el funcionamiento del sistema de dirección, la aceleración en dirección lateral y también corrige el funcionamiento de la transmisión y el motor.
La principal ventaja del rodamiento ASB es la capacidad de controlar la velocidad de rotación incluso a velocidades muy bajas. Al mismo tiempo, se mejoran los indicadores de peso y tamaño del buje, se simplifica la instalación del rodamiento.
Cómo hacer un rodamiento magnético
El cojinete magnético más simple que puede hacer usted mismo es fácil de fabricar. No es adecuado para uso práctico, pero mostrará claramente las posibilidades de la fuerza magnética. Para hacer esto, necesita cuatro imanes de neodimio del mismo diámetro, dos imanes de un diámetro ligeramente más pequeño, un eje, por ejemplo, una pieza de tubo de plástico y un énfasis,por ejemplo, un tarro de cristal de medio litro. Se pegan imanes de menor diámetro a los extremos del tubo con cola caliente de tal manera que se obtiene una bobina. En el medio de uno de estos imanes, se pega una bola de plástico en el exterior. Los polos idénticos deben mirar hacia afuera. Cuatro imanes con los mismos polos hacia arriba se colocan en pares a una distancia igual a la longitud del segmento del tubo. El rotor se coloca sobre los imanes acostados y en el lado donde se pega la bola de plástico se sostiene con una jarra de plástico. Aquí está el rodamiento magnético y listo.
