Kõik teavad, et magnetid kipuvad metalle ligi tõmbama. Samuti võib üks magnet teist meelitada. Kuid nendevaheline suhtlus ei piirdu ainult külgetõmbega, nad võivad üksteist tõrjuda. Asi on magneti poolustes – vastaspoolused tõmbavad, samad poolused tõrjuvad. See omadus on kõigi ja üsna võimsate elektrimootorite alus.
On olemas ka selline asi nagu levitatsioon magnetvälja mõjul, kui magneti kohale asetatud objekt (millega sarnane poolus) ripub ruumis. Seda efekti on rakendatud nn magnetlaagris.
Mis on magnetlaager
Elektromagnetilist tüüpi seadet, mille pöörlevat võlli (rootorit) toetavad statsionaarses osas (staatoris) magnetvoojõud, nimetatakse magnetlaagriks. Kui mehhanism töötab, mõjutavad seda füüsilised jõud, mis kipuvad telge nihutama. Nende ületamiseks varustati magnetlaager juhtimissüsteemiga, mis jälgib koormust ja annab signaali magnetvoo tugevuse juhtimiseks. Magnetid on omakorda tugevamad võiavaldab rootorile vähem mõju, hoides seda keskasendis.
Magnetlaagrit on tööstuses laialdaselt kasutatud. Need on põhimõtteliselt võimsad turbomasinad. Hõõrdumise puudumise ja sellest tulenev alt määrdeainete kasutamise vajaduse tõttu suureneb masinate töökindlus mitu korda. Sõlmede kulumist praktiliselt ei täheldata. See parandab ka dünaamiliste omaduste kvaliteeti ja suurendab tõhusust.
Aktiivsed magnetlaagrid
Magnetlaagrit, kus jõuväli luuakse elektromagnetite abil, nimetatakse aktiivseks. Positsioonilised elektromagnetid asuvad laagri staatoris, rootorit esindab metallvõll. Kogu süsteemi, mis hoiab võlli seadmes, nimetatakse aktiivseks magnetsuspensiooniks (AMP). Sellel on keeruline struktuur ja see koosneb kahest osast:
- laagriplokk;
- elektroonilised juhtimissüsteemid.
AMP põhielemendid
Radiaallaager. Seade, mille staatoril on elektromagnetid. Nad hoiavad rootorit. Rootoril on spetsiaalsed ferromagnetplaadid. Kui rootor on keskpunktis riputatud, puudub kontakt staatoriga. Induktiivsed andurid jälgivad rootori asendi väikseimat kõrvalekallet ruumis nimiväärtusest. Nende signaalid juhivad magnetite tugevust ühes või teises punktis, et taastada süsteemi tasakaal. Radiaalne kliirens on 0,50–1,00 mm, aksiaalne kliirens on 0,60–1,80 mm
- Magnetilaagertõukejõud töötab samamoodi nagu radiaalne. Rootori võllile on kinnitatud tõukeketas, mille mõlemal küljel on staatorile paigaldatud elektromagnetid.
- Ohutuslaagrid on mõeldud rootori hoidmiseks, kui seade on välja lülitatud või hädaolukordades. Töö ajal ei ole abimagnetlaagrid kaasatud. Nende ja rootori võlli vahe on poole väiksem kui magnetlaagril. Ohutuselemendid monteeritakse kuulseadmete või liugelaagrite alusel.
- Juhtelektroonika hõlmab rootori võlli asendi andureid, muundureid ja võimendeid. Kogu süsteem töötab iga üksiku elektromagneti mooduli magnetvoo reguleerimise põhimõttel.
Passiivmagnet-tüüpi laagrid
Püsimagnetlaagrid on rootori võlli hoidmissüsteemid, mis ei kasuta tagasiside juhtimisahelat. Levitatsioon toimub ainult suure energiaga püsimagnetite jõudude toimel.
Sellise vedrustuse puuduseks on vajadus kasutada mehaanilist tõket, mis põhjustab hõõrdumise teket ja vähendab süsteemi töökindlust. Magnetpeatust tehnilises mõttes ei ole selles skeemis veel rakendatud. Seetõttu kasutatakse praktikas passiivset laagrit harva. On olemas patenteeritud mudel, näiteks Nikolajevi vedrustus, mida pole veel paljundatud.
Rattalaagris magnetlint
Konseptsioon"magnetiline rattalaager" viitab ASB-süsteemile, mida kasutatakse laialdaselt kaasaegsetes sõidukites. ASB laager erineb selle poolest, et selle sees on sisseehitatud ratta kiiruse andur. See andur on aktiivne seade, mis on integreeritud laagri vaherõngasse. See on ehitatud magnetrõnga alusel, millel magnetvoo muutust lugeva elemendi poolused vahelduvad.
Laagri pöörlemisel toimub pidev muutus magnetrõnga tekitatud magnetväljas. Andur registreerib selle muutuse, genereerides signaali. Seejärel saadetakse signaal mikroprotsessorile. Tänu sellele töötavad sellised süsteemid nagu ABS ja ESP. Nad juba parandavad auto tööd. ESP vastutab elektroonilise stabiliseerimise eest, ABS reguleerib rataste pöörlemist, rõhu tase süsteemis on pidur. See jälgib roolisüsteemi tööd, kiirendust külgsuunas ning korrigeerib ka käigukasti ja mootori tööd.
ASB laagri peamine eelis on võime reguleerida pöörlemiskiirust ka väga madalatel pööretel. Samal ajal paranevad rummu kaalu- ja suurusenäitajad, lihtsustub laagri paigaldamine.
Kuidas teha magnetlaagrit
Kõige lihtsamat isetehtavat magnetlaagrit on lihtne valmistada. See ei sobi praktiliseks kasutamiseks, kuid see näitab selgelt magnetjõu võimalusi. Selleks vajate nelja sama läbimõõduga neodüümmagnetit, kahte veidi väiksema läbimõõduga magnetit, võlli, näiteks plasttoru tükki ja rõhuasetust,näiteks pooleliitrine klaaspurk. Väiksema läbimõõduga magnetid kinnitatakse toru otstesse kuumaliimiga nii, et saadakse mähis. Ühe sellise magneti keskele on välisküljele liimitud plastikkuul. Identsed poolused peaksid olema suunatud väljapoole. Neli samade poolustega magnetit on paigutatud paarikaupa torusegmendi pikkuse kaugusele. Rootor asetatakse üle lamavate magnetite ja küljelt, kuhu plastpall on liimitud, toetatakse plastpurgiga. Siin on magnetlaager ja valmis.
