Cojinete magnético
El cojinete magnético es un elemento de soporte para ejes , ejes y otras partes que funcionan según el principio de levitación magnética . Como resultado, el soporte es mecánicamente sin contacto.
Hay rodamientos magnéticos pasivos y activos. Pero si los rodamientos magnéticos activos ya han ganado cierta popularidad, entonces los rodamientos pasivos (donde el campo magnético es creado por imanes permanentes de alta energía, por ejemplo, Nd Fe B ) están solo en la etapa de desarrollo.
Ventajas y desventajas
Ventajas
La principal ventaja de estos rodamientos es la falta de contacto y el resultado:
- alta resistencia al desgaste;
- la posibilidad de utilizar el rodamiento en ambientes agresivos, a altas o bajas temperaturas (Luna, Marte).
Defectos
- En caso de desaparición del campo magnético, que puede ser catastrófico para todo el sistema mecánico, se deben prever cojinetes de seguridad. Suelen ser rodamientos , que en este caso pueden soportar uno o dos fallos de los rodamientos magnéticos, tras lo cual hay que sustituirlos.
- Debido a que la atracción magnética incluye cierta inestabilidad, se utilizan sistemas de control bastante complejos y engorrosos, que dificultan la reparación y operación del rodamiento.
- El calentamiento. El devanado del cojinete se calienta debido al paso de corriente a través de él. A veces esto no es deseable, por lo que se instalan sistemas de refrigeración adicionales.
Cojinetes magnéticos pasivos
Un ejemplo de rodamiento pasivo (el rodamiento no utiliza un sistema seguidor de desplazamiento axial con retroalimentación) es el rodamiento electrodinámico unipolar inventado por el Dr. Torbjorn Lembke [1] [2] [3] . Este es un tipo fundamentalmente nuevo de cojinete magnético basado en suspensión magnética pasiva. Su funcionamiento no requiere electrónica de control y su principio de funcionamiento se basa en la ocurrencia de corrientes de Foucault en un cilindro de cobre macizo que rodea un imán permanente con magnetización axial, fijado en el eje cuando ocurre un desplazamiento radial del eje.
Con un desplazamiento radial, se inducen corrientes en el cilindro de cobre, cuyo campo magnético, al interactuar con el campo magnético del imán permanente, forma una fuerza de restauración dirigida al eje del cilindro. Para que se produzcan estas fuerzas, un eje con un imán permanente o un cilindro de cobre debe girar rápidamente [4] [5] [6] .
Cuando el flujo magnético cambia en el cilindro conductor, se induce un campo eléctrico de vórtice, el cual genera una corriente, según la regla de Lenz , la dirección de esta corriente impide un cambio en el campo magnético externo, y una especie de “espejo magnético” aparece [7] [8] [9] [10] [11 ] [12] [13] [14] [15] [16] .
Aplicación
Las ventajas de los cojinetes magnéticos incluyen una fricción muy baja y predecible, la capacidad de funcionar en seco y en vacío. Cada vez se utilizan más en maquinaria industrial como compresores , turbinas , bombas , motores y generadores. Los cojinetes magnéticos se utilizan en generadores eléctricos, refinación de petróleo, máquinas herramienta y transmisión de gas natural.
También se utilizan en centrifugadoras de gas para el enriquecimiento de uranio [17] y en bombas turbomoleculares donde los cojinetes mecánicos lubricados serían una fuente de contaminación no deseada.
Notas
- ^ "Diseño y análisis de un nuevo rodamiento electrodinámico homopolar de baja pérdida". Archivado el 9 de abril de 2016 en Wayback Machine Lembke, Torbjörn . Tesis doctoral. Estocolmo: Universitetsservice US AB, 2005. ISBN 91-7178-032-7
- ^ "Análisis 3D-FEM de un cojinete de inducción homopolar de baja pérdida" Archivado el 8 de junio de 2011. Lembke, Torbjorn. 9º Simposio Internacional sobre Rodamientos Magnéticos (ISMB9). Ago. 2004.
- ↑ Seminario en KTH - el Instituto Real de Tecnología de Estocolmo. 24 de febrero de 2010.
- ↑ Amati, N., Tonoli, A., Zenerino, E., Detoni, JG, Impinna, F. "Metodología de diseño de rodamientos electrodinámicos", XXXVIII Associazione Italiana per l'Analisi delle Solecitazioni, Convegno Nazionale, No. 109, 2009
- ↑ Filatov, AV, Maslen, EH y Gillies, GT "Un método de suspensión de cuerpos giratorios mediante fuerzas electromagnéticas", Journal of Applied Physics, vol. 91
- ↑ Filatov, AV, Maslen, EH y Gillies, GT "Estabilidad de una suspensión electrodinámica" Journal of Applied Physics, vol. 92 (2002), págs. 3345-3353.
- ↑ Basore PA "Passive Stabilization of Flywheel Magnetic Bearings", tesis de maestría, Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE. UU.), 1980.
- ↑ Murakami C. y Satoh I. "Experiments of a Very Simple Radial-Passive Magnetic Bearing Based on Eddy Currents", en actas del 7º Simposio internacional sobre cojinetes magnéticos, marzo de 2000.
- ↑ Bender D. y Post RF "Ambient Temperature Passive Magnetic Bearings for Flywheel Energy Storage Systems", en Actas del 7º Simposio Internacional sobre Rodamientos Magnéticos, marzo de 2000.
- ↑ Moser R., Regamey YJ, Sandtner J. y Bleuler H. "Levitación diamagnética pasiva para volantes", en Actas del 8.º Simposio internacional sobre cojinetes magnéticos, 2002.
- ↑ Filatov A.V., McMullen P., Davey K. y Thompson R. "Sistema de almacenamiento de energía de volante con cojinete magnético electrodinámico homopolar", en Actas del 10.º Simposio internacional sobre cojinetes magnéticos, 2006.
- ↑ Sandtner J. y Bleuler H. "Rodamientos magnéticos pasivos electrodinámicos con arreglos planos de Halbach", en Actas del 9º Simposio internacional sobre rodamientos magnéticos, agosto de 2004.
- ↑ Sandtner J. y Bleuler H. "Rodamiento de empuje magnético electrodinámico pasivo especialmente diseñado para aplicaciones de velocidad constante", en Actas del 10.° Simposio internacional sobre rodamientos magnéticos, agosto de 2004.
- ↑ Amati N., De Lépine X. y Tonoli A. "Modelado de cojinetes electrodinámicos", ASME Journal of Vibration and Acoustics, 130, 2008.
- ↑ Kluyskens V., Dehez B. "Modelo electromecánico dinámico para rodamientos magnéticos pasivos", IEEE Transactions on Magnetics, 43, págs. 3287-3292, 2007.
- ↑ Kluyskens V., Dehez B. "Modelo electromecánico parametrizado para rodamientos magnéticos con corrientes inducidas", Journal of System Design and Dynamics - Número especial del Undécimo Simposio Internacional sobre Rodamientos Magnéticos, 2009. [1] (enlace no disponible)
- ↑ Charles D. Enriquecimiento de uranio. Haciendo girar un regreso nuclear, Science, vol. 315, (30 de marzo de 2007) PMID 17395804 doi : 10.1126 /science.315.5820.1782
Literatura
Enlaces