Magnetická Ložiska Obsah: Úvod Princip funkce – Magnetická levitace Závěr – vlastnosti, užití, shrnutí Vysoké Učení Technické v Brně Fakulta Strojního Inženýrství Ústav Konstruování - Počítačová Podpora Konstruování letní semestr 2005/2006

využití magnetického pole k podepření předmětů /polovina 19. století/ Úvod: historie: využití magnetického pole k podepření předmětů /polovina 19. století/ 1934 - Hermann Kemper - patent principu EMS 1985 - Klaus Halbach - permanentní magnety - Halbachova soustava magnetů *) /silné mag. pole/ - pasivní magnetická ložiska - magneticky levitovaný dopravní systém Inductrack (NASA – katapult pro start kosmických raket ) - současnost – Švýcarsko - École Polytechnique Fédérale de Lausanne www.automa.cz *) HALBACH, K.: Application of permanent magnets in accelerators and electron storage rings. Journal of Applied Physics, 1985, Vol. 57 s. 3605–3608.

Princip funkce – MAGNETICKÁ LEVITACE Magnetická levitace je proces, ve kterém se nějaký objekt vznáší nad jiným pouze za pomoci magnetického pole. Meissnerův efekt (princip) - supravodiče Jestliže je magnetické pole vytvářeno magnetem umístěným blízko supravodiče, dochází k jejich vzájemnému odpuzování www.maglev.com - Levitující magnet se může točit bez tření, zpomalovaný pouze odporem vzduchu. www.fzu.cz

Elektromagnetická levitace – EMS,EDS EMS (Electro-Magnetic Suspension) = levitace přitahováním založena na přitahování feromagnetického tělesa elektromagnetem přitažlivá síla je buď větší nebo menší než je hmotnost tělesa zpětnovazební regulace budícího proudu - zrušení nestability EDS (Electro-Dynamic Suspension) = levitace odpuzováním princip odpuzování stejnosměrného elektromagnetu od pohybujícího se vodivého pásu (např. cívka uložená nad vodivým pásem) cívka = supravodič www.fzu.cz

Užití Magnetické levitace - stavba moderních dopravních prostředků (např. vysokorychlostní železnice) - speciální zařízení (bezkontaktní ložiska) - rafinace kovů (bezkontaktní tavení) - kosmický průmysl www.fz-juelich.de www.waukbearing.com www.fz-juelich.de www.maglev.com

= mechanická ložiska využívající principy magnetické levitace MAGNETICKÁ LOŽISKA = mechanická ložiska využívající principy magnetické levitace bez kontaktu mezi pevnou a rotující částí řízení vzduchové mezery aktivní, pasivní Systém Magnetických ložisek: - ovládací (řídící) jednotka ložiska - snímače - řídící (kontrolní) algoritmus - zpětnovazební kontrola proudu = redukce (hřídel nad středovou pozicí), zvýšení (pod) www.synchrony.com www.mecos.ch

Aktivní magnetická ložiska využívají přitažlivé síly stabilní rovnováha je dosažena pomocí několika kontrolních smyček = zpětnovazební regulace budícího proudu Snímače 1-1´ a 3-3´ kontrolují 2 stupně volnosti rotoru: rotaci a translaci. Stejně tak i snímače 2-2´ a 4-4´. Pár snímačů 5-5´ kontroluje pouze translaci. Signálem, který řídí budící proudy, je rozdíl mezi změřenou polohou hřídele a jeho požadovanou polohou. www.mecos.ch

Radiální magnetické ložisko - podobá se elektromotoru stator se skládá ze čtyř oddělených ovládacích jednotek (2 póly + navinutá cívka) - vzduchová mezera je zpravidla 0,5 až 2 mm Axiální magnetické ložisko masivní ocelový kotouč po obou stranách umístěn prstencový stator stator může mít jedno nebo dvě vinutí lze nahradit kuželovými (nepříliš velké axiální zatížení )

Pasivní magnetická ložiska nevyžadují dodej elektrické energie Provedení: magnetické ložisko s permanentními magnety (odstranění nestability – opěrná ložiska) - magnetické ložisko s permanentním magnetem a supravodičem http://gltrs.grc.nasa.gov www.mecos.ch www.mecos.ch www.mecos.ch - lze dosáhnout stabilní levitace - nosnost a tuhost ložiska se výrazně zvýší, pokud je magnet složen z n částí

Vlastnosti a Užití Magnetických ložisek pracují bez kontaktu nemaže se spolehlivost schopnost činnosti ve vakuu nízké vibrace (chvění) kontrola a ovládání pozice hřídele umožňuje měření síly nízká spotřeba energie vysoká obvodová rychlost schopnost práce v agresivních prostředích www.elsevier.com

Děkuji za pozornost. Zajímavé odkazy: www.mecos.ch http://gltrs.grc.nasa.gov www.SKFmagneticbearings.com www.maglev.com www.waukbearing.com