Магнитный подшипник

Магнитный подшипник — элемент опоры осей, валов и других деталей, работающих на принципе магнитной левитации. В результате опора является механически бесконтактной.

Различают пассивные и активные магнитные подшипники. Но если активные магнитные подшипники уже получили определённое распространение, то пассивные подшипники (где магнитное поле создается высокоэнергетическими постоянными магнитами, например, NdFeB) находятся только на стадии разработки.

Преимущества и недостатки

Преимущества

Основным преимуществом этих подшипников является отсутствие контакта и вытекающие отсюда:

• высокая износостойкость;
• возможность использования подшипника в агрессивных средах, при высоких или низких температурах (Луна, Марс).

Недостатки

• В случае исчезновения магнитного поля, что может быть катастрофическим для целой механической системы, нужно обеспечить страховочные подшипники. Обычно это подшипники качения, которые в этом случае могут выдерживать один или два отказа магнитных подшипников, после чего их необходимо заменить.
• Вследствиe того, что магнитное притяжение включает в себя определённую неустойчивость, используют довольно сложные и громоздкие системы управления, которые затрудняют ремонт и эксплуатацию подшипника.
• Нагревание. Обмотка подшипника нагревается вследствие прохождения через неё тока. Иногда это нежелательно, поэтому устанавливаются дополнительные системы охлаждения.

Пассивные магнитные подшипники

Примером пассивного подшипника (подшипник не использует следящую систему осевого смещения с обратной связью), является униполярный электродинамический подшипник, изобретенный доктором Торбьорном Лембке. Это принципиально новый тип магнитного подшипника, основанный на пассивной магнитной подвеске. Для его работы не требуется управляющая электроника и принцип его действия основан на возникновении токов Фуко в массивном медном цилиндре, окружающем постоянный магнит с осевой намагниченностью, укреплённом на оси при возникновении радиального смещения вала.

При радиальном смещении в медном цилиндре индуцируются токи, магнитное поле которых взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита, образует возвращающую силу, направленную к оси цилиндра. Для возникновения этих сил должны быстро вращаться либо вал с постоянным магнитом, или медный цилиндр.

При изменении магнитного потока в проводящем цилиндре индуцируется вихревое электрическое поле, порождающее ток, по правилу Ленца направление этого тока препятствует изменению внешнего магнитного поля, при этом возникает своего рода «магнитные зеркала».

Применение

Преимущества магнитных подшипников включают очень низкое и предсказуемое трение, возможность работы без смазки и в вакууме. Они всё чаще используются в промышленных механизмах, таких как компрессоры, турбины, насосы, моторы и генераторы. Магнитные подшипники используются в электрических генераторах, в переработке нефти, в работе станков и при передаче природного газа.

Также они используются в газовых центрифугах для обогащения урана и в турбомолекулярных насосах, где механические подшипники со смазкой были бы источником нежелательного загрязнения.