Cuscinetti magnetici passivi

Cuscinetti magnetici attivi

Un cuscinetto magnetico è un tipo di cuscinetto che sostiene un carico utilizzando la levitazione magnetica. I cuscinetti magnetici sostengono le parti in movimento senza contatto fisico. Per esempio, sono in grado di far levitare un albero rotante e di permettere un movimento relativo con un attrito molto basso e senza usura meccanica. I cuscinetti magnetici sostengono le più alte velocità di qualsiasi tipo di cuscinetto e non hanno una velocità relativa massima.
I cuscinetti attivi hanno diversi vantaggi: non soffrono di usura, hanno un basso attrito, e spesso possono accomodare automaticamente le irregolarità nella distribuzione della massa, permettendo ai rotori di girare intorno al loro centro di massa con vibrazioni molto basse.
I cuscinetti magnetici passivi usano magneti permanenti e, quindi, non richiedono alcuna potenza in ingresso, ma sono difficili da progettare a causa delle limitazioni descritte dal teorema di Earnshaw. Le tecniche che utilizzano materiali diamagnetici sono relativamente poco sviluppate e dipendono fortemente dalle caratteristiche del materiale. Di conseguenza, la maggior parte dei cuscinetti magnetici sono cuscinetti magnetici attivi, utilizzando elettromagneti che richiedono un input di potenza continuo e un sistema di controllo attivo per mantenere il carico stabile. In un design combinato, i magneti permanenti sono spesso usati per portare il carico statico e il cuscinetto magnetico attivo è usato quando l’oggetto levitato devia dalla sua posizione ottimale. I cuscinetti magnetici richiedono tipicamente un cuscinetto di riserva in caso di guasto dell’alimentazione o del sistema di controllo.

Costo dei cuscinetti magnetici

Un cuscinetto magnetico lavora senza contatto ed è quindi privo di usura. Non è necessario utilizzare lubrificanti e le esigenze di manutenzione sono basse. Grazie al loro incapsulamento ermetico, sono ideali per applicazioni sotto vuoto o per l’uso in camere bianche.
I cuscinetti magnetici attivi generano la loro forza portante attraverso elettromagneti regolati che sono disposti intorno all’albero. La posizione dell’albero viene registrata con l’aiuto di sensori di posizione. Le differenze tra il valore nominale e quello effettivo della posizione vengono valutate da un’elettronica di controllo digitale e compensate con l’aiuto dell’elettronica di potenza. A questo scopo, gli elettromagneti nel cuscinetto magnetico attivo sono controllati in modo tale che l’albero rimanga nella posizione desiderata o prenda questa posizione. Un cambiamento continuo del setpoint è possibile – ad esempio se l’albero deve essere spostato su un percorso girevole.
La funzionalità dei cuscinetti magnetici passivi si basa sulle forze dei magneti permanenti. A seconda della forza che agisce sull’albero, c’è uno spostamento dalla posizione centrale, che rimane finché questa forza è attiva. Per questo motivo, i cuscinetti passivi vengono utilizzati quando si può permettere una deviazione di posizione legata alla forza.

Cuscinetti magnetici passivi con magneti permanenti

Cuscinetti magnetici passivi in vendita

Le macchine rotanti downhole, come i compressori che operano ad alta velocità senza fluido lubrificante, richiedono un sistema di cuscinetti senza contatto per fornire una vita economicamente sostenibile alla macchina. Le macchine rotanti richiedono cuscinetti radiali per sostenere il rotore. I cuscinetti meccanici convenzionali richiedono modalità attive di lubrificazione, come acqua, olio di produzione o una fornitura indipendente di un lubrificante per funzionare per un lungo periodo di tempo. Le condizioni transitorie, come il blocco del gas e i contaminanti, nel fluido possono avere un impatto significativo sulle prestazioni del cuscinetto e sulla vita operativa.
I Duraflux™ PMB costruiti con magneti permanenti sono molto affidabili se utilizzati per applicazioni industriali, come centrifughe o volani, in quanto non richiedono alcuna alimentazione di bobine elettromagnetiche. I PMB possono anche essere utilizzati in applicazioni che richiedono capacità di bassa rigidità.
Lo smorzatore elettromagnetico radiale attivo consiste in magneti montati sull’albero rotante circondati da bobine di rilevamento della velocità poste in prossimità del rotore. Quando il rotore si muove radialmente, la tensione è indotta attraverso le bobine di rilevamento proporzionale alla velocità laterale del rotore. Un circuito amplificatore a transconduttanza genera corrente elettrica nelle bobine dell’attuatore proporzionale alle tensioni indotte attraverso le bobine del sensore di velocità. La corrente elettrica nelle bobine dell’attuatore induce un campo magnetico che interagisce con il rotore per smorzare il movimento radiale. Lo smorzatore elettromagnetico attivo può essere progettato per adattarsi a un’applicazione particolare, ad esempio per aiutare a smorzare i modi rotordinamici a bassa frequenza e ignorare le eccitazioni di squilibrio alle alte velocità.