Магниттердің металдарды тартуға бейім екенін бәрі біледі. Сондай-ақ, бір магнит екіншісін тарта алады. Бірақ олардың арасындағы өзара әрекеттесу тартылумен шектелмейді, олар бір-бірін кері қайтара алады; Мәселе магниттің полюстері – полюстерден айырмашылығы, полюстер тартылады, полюстер тебіледі. Бұл қасиет барлық электр қозғалтқыштарының негізі болып табылады және өте күшті.
әсерінен левитация сияқты нәрсе де бар магнит өрісімагниттің үстіне қойылған (оған ұқсас полюсі бар) зат кеңістікте қалықтағанда. Бұл әсер магниттік подшипник деп аталатын тәжірибеде жүзеге асырылды.
Магниттік подшипник дегеніміз не
Құрылғы электромагниттік түрі, магнит ағынының күштерімен қозғалмайтын бөлікте (статорда) айналмалы біліктің (ротордың) тірелуі магниттік мойынтірек деп аталады. Механизм жұмыс істеп тұрған кезде оған әсер етеді физикалық күш, осьті жылжытуға бейім. Оларды жеңу үшін магниттік подшипник жүктемені бақылайтын және магнит ағынының күшін бақылау үшін сигнал жіберетін басқару жүйесімен жабдықталған. Магниттер, өз кезегінде, роторға күшті немесе әлсіз күш түсіріп, оны орталық күйде ұстайды.
Магниттік подшипник табылды кең қолдануөнеркәсіпте. Бұл негізінен қуатты турбомашиналар. Үйкелістің жоқтығына және сәйкесінше пайдалану қажеттілігіне байланысты жағар майлар, машиналардың сенімділігі бірнеше есе артады. Компоненттерде іс жүзінде тозу жоқ. Динамикалық сипаттамалардың сапасы да жақсарып, тиімділігі артады.
Белсенді магнитті подшипниктер
Подшипник магнитті, қайда күш өрісіэлектромагниттердің көмегімен жасалған белсенді деп аталады. Позиция электромагниттері мойынтірек статорында орналасқан, ротор металл білікпен ұсынылған. Біліктің қондырғыда ұсталуын қамтамасыз ететін бүкіл жүйе белсенді магнитті суспензия (АМП) деп аталады. Оның бар күрделі құрылымжәне екі бөліктен тұрады:
- мойынтірек блогы;
- жүйелер электрондық бақылау.
AMP негізгі элементтері
- Радиалды подшипник. Статорда электромагниттері бар құрылғы. Олар роторды ұстайды. Роторда арнайы ферромагниттік пластиналар бар. Ротор ортаңғы нүктеде ілулі тұрғанда, статормен байланыс болмайды. Индуктивті сенсорларротордың кеңістіктегі позициясының номиналдыдан шамалы ауытқуын бақылау. Олардан келетін сигналдар жүйедегі тепе-теңдікті қалпына келтіру үшін бір немесе басқа нүктеде магниттердің күшін басқарады. Радиалды саңылау 0,50-1,00 мм, осьтік саңылау 0,60-1,80 мм.
- Магнит радиалды сияқты жұмыс істейді. Ротор білігіне тартқыш диск бекітілген, оның екі жағында статорға орнатылған электромагниттер бар.
- Қауіпсіздік мойынтіректері құрылғы өшірілгенде немесе төтенше жағдайларда роторды ұстауға арналған. Жұмыс кезінде қосалқы магниттік мойынтіректер пайдаланылмайды. Олардың және ротор білігінің арасындағы саңылау магниттік мойынтіректің жартысын құрайды. Қауіпсіздік элементтері шар құрылғылары немесе негізінде жиналады
- Басқару электроникасына ротор білігінің орналасу сенсорлары, түрлендіргіштер және күшейткіштер кіреді. Бүкіл жүйе әрбір жеке электромагниттік модульдегі магнит ағынын реттеу принципі бойынша жұмыс істейді.
Пассивті магниттік подшипниктер
Магниттік подшипниктер қосулы тұрақты магниттер- бұл басқару тізбегін пайдаланбайтын ротор біліктерін ұстау жүйелері кері байланыс. Левитация тек жоғары энергиялы тұрақты магниттердің күштері есебінен жүзеге асырылады.
Мұндай суспензияның кемшілігі - үйкелістің пайда болуына және жүйенің сенімділігін төмендетуге әкелетін механикалық тоқтатуды пайдалану қажеттілігі. Техникалық мағынада магниттік тоқтату бұл схемада әлі іске асырылған жоқ. Сондықтан іс жүзінде пассивті подшипниксирек қолданылады. Патенттелген модель бар, мысалы, Николаев суспензиясы, ол әлі қайталанбаған.
Доңғалақ подшипникіндегі магниттік таспа
«Магниттік» термині кеңінен қолданылатын ASB жүйесіне қатысты заманауи машиналар. ASB мойынтіректерінің айырмашылығы, оның ішінде доңғалақ жылдамдығының сенсоры орнатылған. Бұл сенсор белсенді құрылғы, мойынтіректің тығыздағышына ендірілген. Ол магниттік ағынның өзгеруін оқитын элементтің полюстері кезектесіп тұратын магниттік сақина негізінде салынған.
Мойынтіректің айналуы кезінде магниттік сақина тудыратын магнит өрісінде тұрақты өзгеріс болады. Сенсор бұл өзгерісті тіркеп, сигнал жасайды. Содан кейін сигнал микропроцессорға түседі. Оның арқасында ABS және ESP сияқты жүйелер жұмыс істейді. Олар қазірдің өзінде көліктің жұмысын жөндеп жатыр. ESP электронды тұрақтандыруға жауап береді, ABS дөңгелектің айналуын реттейді, жүйедегі қысым деңгейі тежегішті басқарады. Ол рульдік жүйенің жұмысын, бүйірлік жеделдетуді бақылайды, сондай-ақ беріліс қорабы мен қозғалтқыштың жұмысын реттейді.
ASB подшипниктерінің басты артықшылығы - айналу жылдамдығын өте төмен жылдамдықта да басқару мүмкіндігі. Бұл ретте хабтың салмағы мен өлшемдері жақсарып, мойынтіректерді орнату жеңілдетілген.
Магниттік подшипникті қалай жасауға болады
Өз қолыңызбен қарапайым магниттік мойынтіректерді жасау қиын емес. Ол практикалық қолдануға жарамайды, бірақ ол магниттік күштің мүмкіндіктерін анық көрсетеді. Мұны істеу үшін сізге диаметрі бірдей төрт неодим магниті, диаметрі сәл кішірек екі магнит, білік, мысалы, пластикалық түтіктің бір бөлігі және тоқтау, мысалы, жарты литрлік шыны банк қажет болады. Кішірек диаметрлі магниттер түтіктің ұштарына ыстық желім арқылы бекітіледі, осылайша ол катушкаға ұқсайды. Осы магниттердің бірінің ортасында сыртқы жағынан желімделген пластикалық шар. Бірдей полюстер сыртқа қарап тұруы керек. Бірдей полюстері жоғары қаратылған төрт магнит түтік сегментінің ұзындығынан қашықтықта жұппен орналастырылған. Ротор жатқан магниттердің үстіне және пластмасса шар желімделген жағында орналастырылған, оны пластикалық құмыраға тірейді. Енді магниттік подшипник дайын.
Магниттік мойынтірек, мойынтіректер тобының басқа механизмдері сияқты, айналмалы білік үшін тірек ретінде қызмет етеді.Бірақ кәдімгі домалау және сырғанау подшипниктерінен айырмашылығы, білікке қосылу механикалық түрде жанаспайды, яғни левитация принципі қолданылады.
Жіктелуі және жұмыс істеу принципі
Левитация принципін қолдана отырып, айналмалы білік қуатты магнит өрісінде жүзеді. Ол біліктің қозғалысын басқаруға және магниттік қондырғының жұмысын үйлестіруге мүмкіндік береді күрделі жүйежүйенің күйін үнемі бақылайтын және қажетті басқару сигналдарын беретін, бір жағынан немесе басқа жағынан тартылу күшін өзгертетін сенсорлар.
Магниттік подшипниктер екі үлкен топқа бөлінеді - белсенді және пассивті. Төменде подшипниктердің әр түрінің дизайны туралы толығырақ.
- Белсенді магнитті подшипниктер.
1, 3 – күштік катушкалар; 2 - білік Радиалды және итеру механизмдері бар (олар қабылдайтын жүктеме түріне негізделген), бірақ олардың жұмыс принципі бірдей. Ферромагниттік блоктармен модификацияланған арнайы ротор қолданылады (тұрақты білік жұмыс істемейді). Бұл ротор статорда орналасқан электромагниттік катушкалар арқылы жасалған магнит өрісінде, яғни сақинаны құрайтын біліктің айналасында 360 градусқа «ілулі тұрады».
Ротор мен статор арасында ауа саңылауы қалыптасады, бұл бөлшектердің ең аз үйкеліспен айналуына мүмкіндік береді.
Көрсетілген механизм арнайы электронды жүйемен басқарылады, ол сенсорларды пайдалана отырып, ротордың катушкаларға қатысты жағдайын үнемі бақылайды және ең аз орын ауыстыру кезінде тиісті катушкаға басқару тогын береді. Бұл роторды бір қалыпта ұстауға мүмкіндік береді.
Мұндай жүйелерді есептеуді қосымша құжаттамада толығырақ зерделеуге болады.
- Пассивті магниттік подшипниктер.
Төмендегі диаграмма пассивті механикалық суспензиялардың жұмыс принципін шамамен көрсетеді.
Ротор ротордың айналасындағы сақинада орналасқан статор сияқты тұрақты магнитпен жабдықталған. Бір аттас полюстер радиалды бағытта бір-біріне жақын орналасқан, бұл біліктің көтерілу әсерін тудырады. Сіз тіпті осындай жүйені өз қолыңызбен жинай аласыз.
АртықшылықтарыӘрине, басты артықшылығы - айналмалы ротор мен статор (сақина) арасындағы механикалық әсерлесудің болмауы. Бұдан шығатыны, мұндай мойынтіректер өте берік, яғни олардың тозуға төзімділігі жоғарылаған. Сондай-ақ, механизмнің дизайны оны пайдалануға мүмкіндік бередіагрессивті орталар – жоғары/төмен температура, агрессивті ауа ортасы. Сондықтан бәрі депутат табадыкөбірек қолдану
ғарыш саласында.
Кемшіліктер Өкінішке орай, жүйеде де барүлкен сан- Белсенді гимбалдарды басқару қиын. Күрделі, қымбат электронды гимбалды басқару жүйесі қажет. Оны пайдалану тек «қымбат» салаларда - ғарыш және әскери салаларда ақталуы мүмкін.
- Сақтандыру подшипниктерін пайдалану қажеттілігі. Токтың кенеттен үзілуі немесе магниттік катушканың істен шығуы бүкіл әлем үшін апатты салдарға әкелуі мүмкін. механикалық жүйе. Сондықтан сақтандыру үшін магнитті мойынтіректермен бірге механикалық подшипниктер де қолданылады. Егер негізгілері сәтсіз болса, олар жүктемені өз мойнына алады және елеулі зақымданудан аулақ болады.
- Катушкалар орамдарын қыздыру. Магниттік өрісті тудыратын токтың өтуіне байланысты катушкалар орамы қызады, бұл жиі қолайсыз фактор болып табылады. Сондықтан арнайы салқындату қондырғыларын пайдалану қажет, бұл гимбалды пайдалану құнын одан әрі арттырады.
Қолданбалар
Кез келген температурада, вакуум және майлаудың жетіспеушілігі жағдайында жұмыс істеу мүмкіндігі суспензияларды ғарыш өнеркәсібінде және мұнай өңдеу өнеркәсібінің станоктарында қолдануға мүмкіндік береді. Олар сондай-ақ уранды байыту үшін газ центрифугаларында қолдануды тапты. Әртүрлі электр станциялары маглевті генерациялау қондырғыларында да пайдаланады.
Төменде бірнеше қызықты бейнелертақырып бойынша.
Қазіргі заманғы электромеханикалық бұйымдар мен техникалық өнімдердің әртүрлілігінде магниттік подшипник техникалық және экономикалық сипаттамаларжәне ақаусыз жұмыс мерзімін ұзартады. Дәстүрлі мойынтіректермен салыстырғанда магнитті мойынтіректер қозғалмайтын және қозғалатын бөліктер арасындағы үйкеліс күшін толығымен жояды. Бұл қасиеттің болуы конструкцияларда жоғары жылдамдықты енгізуге мүмкіндік береді магниттік жүйелер. Магниттік подшипниктер жоғары температуралы асқын өткізгіш материалдардан жасалған, олардың қасиеттеріне ұтымды әсер етеді. Бұл қасиеттерге шығындардың айтарлықтай төмендеуі кіреді үлгілік дизайнсалқындату жүйелері және т.б маңызды параметр, магнитті подшипникті жұмыс жағдайында ұзақ уақыт ұстау ретінде.
Магниттік суспензиялардың жұмыс принципі
Магниттік суспензиялардың жұмыс принципі магниттік және электр өрістері. Мұндай суспензияларды қолданатын айналмалы білік, физикалық жанасусыз, в сөзбе-сөзкүшті магнит өрісінде ілінген. Оның салыстырмалы төңкерістері қол жеткізу кезінде үйкеліссіз және тозусыз өтеді ең жоғары сенімділік. Негізгі компонент магниттік суспензиямагниттік жүйе болып табылады. Оның негізгі мақсаты - қажетті тартым сипаттамаларын қамтамасыз ететін қажетті пішіндегі магнит өрісін жасау жұмыс аймағыротордың белгілі бір басқару ығысуында және мойынтіректің қаттылығында. Магниттік мойынтіректердің мұндай параметрлері магниттік жүйенің дизайнына тікелей байланысты, оны оның негізінде әзірлеу және есептеу керек. салмағы мен өлшемікомпонент - қымбат криогенді салқындату жүйесі. Магниттік суспензиялардың электромагниттік өрісі неге қабілетті екенін Levitron балалар ойыншығының жұмысынан анық көруге болады. Тәжірибеде магниттік және электрлік суспензиялардың жұмыс принципі бойынша әр түрлі тоғыз түрі бар:
- магниттік және гидродинамикалық суспензиялар;
- тұрақты магниттерде жұмыс істейтін суспензиялар;
- белсенді магнитті подшипниктер;
- кондиционер ілгіштері;
- LC - суспензиялардың резонанстық түрлері;
- индукциялық подшипниктер;
- суспензиялардың диамагниттік түрлері;
- асқын өткізгіш подшипниктер;
- электростатикалық суспензиялар.
Егер біз осы суспензиялардың барлық түрлерін танымалдық тұрғысынан сынайтын болсақ, онда қазіргі шындықта белсенді магниттік мойынтіректер (AMP) жетекші орынға ие болды. Сыртқы көріністе олар ротордың тұрақты күйіне магниттік тартылыс күштері арқылы қол жеткізілетін мехатрондық құрылғы жүйесін білдіреді. Бұл күштер роторға электромагниттердің жағынан әсер етеді, электр тогыонда ол жүйемен конфигурацияланады автоматты басқаруэлектрондық басқару блогының сенсорлық сигналдарында. Мұндай басқару блоктары дәстүрлі аналогты немесе анағұрлым инновациялық цифрлық сигналды өңдеу жүйесін пайдалана алады. Белсенді магниттік мойынтіректердің керемет динамикалық сипаттамалары, сенімділігі және жоғары тиімділік. Бірегей мүмкіндіктербелсенді магниттік подшипниктер олардың кең таралуына ықпал етеді. AMP тиімді қолданылады, мысалы, келесі жабдықта:
- газтурбиналық қондырғылар;
- жоғары жылдамдықты роторлы жүйелер;
- электр қозғалтқыштары;
- турбокеңейткіштер;
- инерциялық энергияны сақтау құрылғылары және т.б.
Белсенді магниттік подшипниктер қажет болған кезде сыртқы көзағымдағы және қымбат және күрделі басқару жабдықтары. Қосулы қазір AMP әзірлеушілері жүргізеді белсенді жұмысмагниттік подшипниктердің пассивті түрін жасау.
Магниттік подшипниктер немесе жанаспайтын суспензиялар туралы айтатын болсақ, олардың керемет қасиеттерін атап өтуге болмайды: майлаудың қажеті жоқ, ысқылау бөліктері жоқ, сондықтан үйкеліс жоғалмайды, діріл деңгейі өте төмен, салыстырмалы жылдамдықтың төмендігі, қуатты аз тұтыну, автоматты мойынтіректердің жағдайын бақылау және бақылау жүйесі, тығыздау қабілеті.
Барлық осы артықшылықтар магнитті мойынтіректерді жасайды ең жақсы шешімдеркөптеген қолданбалар үшін: үшін газ турбиналары, криогендік жабдық үшін, жоғары жылдамдықты электр генераторларында, үшін вакуумдық құрылғылар, механикалық жоғалтулардың, кедергілердің және қателердің болмауы маңызды болып табылатын жоғары дәлдікті және жоғары жылдамдықты (шамамен 100 000 айн / мин) қоса алғанда, әртүрлі машиналар мен басқа жабдықтар үшін.
Негізінен магнитті подшипниктер екі түрге бөлінеді: пассивті және белсенді магниттік мойынтіректер. Пассивті магниттік мойынтіректер шығарылады, бірақ бұл тәсіл идеалдан алыс, сондықтан ол өте сирек қолданылады. Неғұрлым икемді және кеңірек техникалық мүмкіндіктермагнит өрісі пайда болатын белсенді мойынтіректермен ашық айнымалы токтарөзектердің орамдарында.
Байланыссыз магниттік подшипник қалай жұмыс істейді?
Белсенді магнитті суспензияның немесе подшипниктің жұмысы электромагниттік левитация принципіне негізделген - электр және магнит өрістерін пайдаланып левитация. Мұнда мойынтіректегі біліктің айналуы беттердің бір-бірімен физикалық жанасуынсыз жүреді. Дәл осы себепті майлау толығымен жойылады, бірақ механикалық тозу дегенмен жоқ. Бұл машиналардың сенімділігі мен тиімділігін арттырады.
Сарапшылар сонымен қатар ротор білігінің жағдайын бақылаудың маңыздылығын атап өтеді. Датчик жүйесі біліктің орнын үздіксіз бақылайды және статордың магнит өрісін реттеу арқылы дәл позициялау үшін автоматты басқару жүйесіне сигналдар жібереді - біліктің қажетті жағындағы тартылыс күшін реттеу арқылы күшейтеді немесе әлсіретеді. ағымдағы статор орамдарыбелсенді подшипниктер.
Екі конустық белсенді подшипниктер немесе екі радиалды және бір осьтік белсенді подшипниктер- роторды ауада жанаспастан іліп қоюға мүмкіндік береді. Гимбалды басқару жүйесі үздіксіз жұмыс істейді және сандық немесе аналогты болуы мүмкін. Бұл жоғары ұстау беріктігін, жоғары жүк сыйымдылығын және реттелетін қаттылық пен соққыны сіңіруді қамтамасыз етеді. Бұл технологияподшипниктер төмен және жұмыс істеуге мүмкіндік береді жоғары температуралар, вакуумда, жоғары жылдамдықта және стерильділік талаптарының жоғарылауы жағдайында.
Жоғарыда айтылғандардан белсенді магнитті суспензия жүйесінің негізгі бөліктері: магниттік тірек және автоматты жүйеэлектрондық бақылау. Электромагниттер роторға үнемі әсер етеді әртүрлі жақтары, ал олардың әрекеті бағынышты электрондық жүйебақылау.
Радиалды магниттік подшипниктің роторы ферромагниттік пластиналармен жабдықталған, оларға статор катушкаларынан ұстайтын магнит өрісі әсер етеді, нәтижесінде ротор статордың ортасында оған жанаспастан ілінеді. Индуктивті сенсорлар ротордың орнын үнемі бақылайды. Кез келген ауытқу дұрыс позицияконтроллерге жіберілетін сигналдың пайда болуына әкеледі, осылайша ол өз кезегінде роторды қажетті орынға қайтарады. Радиалды саңылау 0,5-тен 1 мм-ге дейін болуы мүмкін.
Магниттік мойынтірек те дәл осылай жұмыс істейді. Тарту дискінің білігіне сақина тәрізді электромагниттер бекітілген. Электромагниттер статорда орналасқан. Осьтік сенсорлар біліктің ұштарында орналасқан.
Станоктың роторын оның тоқтауы кезінде немесе ұстау жүйесі істен шыққан кезде сенімді ұстау үшін олар мен білік арасындағы саңылау магниттік саңылаудың жартысына тең болатындай етіп бекітілген сақтандырғыш шарикті подшипниктер қолданылады. подшипник.
Жүйе автоматты реттеушкафта орналасқан және ротордың позициясының сенсорларының сигналдарына сәйкес электромагниттер арқылы өтетін токтың дұрыс модуляциясына жауап береді. Күшейткіштердің қуаты электромагниттердің максималды күшіне, ауа саңылауының өлшеміне және ротор жағдайының өзгеруіне жүйенің жауап беру уақытына байланысты.
Байланыссыз магнитті подшипниктердің мүмкіндіктері
Радиалды магниттік подшипниктегі ротордың максималды мүмкін айналу жылдамдығы ферромагниттік ротор тақталарының орталықтан тепкіш күшке қарсы тұру қабілетімен ғана шектеледі. Әдетте шеткі жылдамдық шегі 200 м/с құрайды, ал осьтік магниттік мойынтіректер үшін шек итергіш құйма болаттың беріктігімен шектеледі - кәдімгі материалдармен 350 м/с.
Бұл сонымен қатар қолданылатын ферромагнетиктерге байланысты. максималды жүктеме, мойынтірек статорының тиісті диаметрі мен ұзындығының мойынтіректері төтеп бере алады. үшін стандартты материалдармаксималды қысым 0,9 Н/см2 құрайды, бұл кәдімгі түйіспелі мойынтіректерге қарағанда аз, алайда жүктемедегі жоғалту білік диаметрінің ұлғаюымен жоғары перифериялық жылдамдықпен өтелуі мүмкін.
Белсенді магниттік подшипниктің энергия тұтынуы өте жоғары емес. Мойынтіректегі ең үлкен шығындар құйынды токтардың әсерінен болады, бірақ бұл машиналарда кәдімгі мойынтіректерді пайдалану кезінде жұмсалатын энергиядан ондаған есе аз. Муфталар, жылу тосқауылдары және басқа құрылғылар жойылды, подшипниктер вакуум, гелий, оттегі, теңіз суыт.б. Температура диапазоны -253°C пен +450°C аралығында.
Магниттік подшипниктердің салыстырмалы кемшіліктері
Сонымен қатар, магниттік мойынтіректердің де кемшіліктері бар.
Ең алдымен, ең көп дегенде екі істен шығуға төтеп бере алатын қосалқы қауіпсіздік роликті мойынтіректерді пайдалану қажеттілігі туындайды, содан кейін оларды жаңасына ауыстыру қажет.
Екіншіден, автоматты басқару жүйесінің күрделілігі, егер ол сәтсіз болса, күрделі жөндеуді қажет етеді.
Үшіншіден, мойынтірек статорының орамасының температурасы жоғары токтарартады - орамдар қызады және олар жеке салқындатуды қажет етеді, жақсырақ сұйықтық.
Ақырында, жанаспайтын мойынтіректің материалды тұтынуы жоғары болып шығады, өйткені жеткілікті магниттік күшті ұстап тұру үшін мойынтіректің бетінің ауданы кең болуы керек - подшипниктің статор өзегі үлкен және ауыр болып шығады. Плюс магниттік қанығу құбылысы.
Бірақ, көрінетін кемшіліктерге қарамастан, магниттік подшипниктер қазірдің өзінде кеңінен қолданылады, соның ішінде оптикалық жүйелержоғары дәлдік және лазерлік қондырғылар. Қалай болғанда да, өткен ғасырдың ортасынан бастап магниттік подшипниктер үнемі жетілдіріле бастады.
Төменде біз тұрақты магниттің тоқтаусыз көтерілуін қамтамасыз етуге болатынын айтқан Николаевтың магниттік суспензиясының дизайнын қарастырамыз. Бұл схеманың жұмысын тексеру үшін эксперимент көрсетілген.
Неодим магниттерінің өзі осы қытайлық дүкенде сатылады.
Энергияны тұтынусыз магниттік левитация - қиял немесе шындық? Қарапайым магниттік подшипникті жасауға болады ма? 90-жылдардың басында Николаев шын мәнінде не көрсетті? Осы сұрақтарды қарастырайық. Қолында жұп магнит ұстаған кез келген адам: «Мен неге бір магнитті сырттан қолдаусыз екіншісінің үстінен қалқып жібере алмаймын? Тұрақты магнит өрісі сияқты ерекшелікке ие, олар энергияны тұтынусыз бірдей аттас полюстермен итеріледі. Бұл үшін тамаша негіз болып табылады техникалық шығармашылық! Бірақ бұл қарапайым емес.
Сонау 19 ғасырда британдық ғалым Эрншоу тек тұрақты магниттерді қолдана отырып, гравитациялық өрісте көтерілетін нысанды тұрақты ұстау мүмкін емес екенін дәлелдеді. Жартылай левитация немесе, басқаша айтқанда, псевдолевитация тек механикалық қолдау арқылы мүмкін болады.
Магниттік суспензияны қалай жасауға болады?
Қарапайым магнитті суспензияны бірнеше минут ішінде жасауға болады. Тірек негізін жасау үшін негізге 4 магнит және көтергіш нысанның өзіне бекітілген жұп магнит қажет, олар, мысалы, фломастер болуы мүмкін. Осылайша, біз фломастер осінің екі жағында тұрақсыз тепе-теңдігі бар қалқымалы құрылымды алдық. Тұрақты механикалық тоқтату позицияны тұрақтандыруға көмектеседі.
Ең қарапайым магнитті суспензия екпінмен
Бұл конструкцияны көтергіш объектінің негізгі салмағы тірек магниттеріне түсетіндей етіп конфигурациялауға болады, ал бүйірлік тарту күші соншалықты аз, бұл жерде механикалық үйкеліс іс жүзінде нөлге жақындайды.
Енді абсолютті магниттік левитацияға қол жеткізу үшін механикалық тоқтатуды магнитпен ауыстыруға тырысу қисынды болар еді. Бірақ, өкінішке орай, мұны істеу мүмкін емес. Бұл дизайнның қарапайымдылығына байланысты болуы мүмкін.
Балама дизайн.
Толығырақ қарастырайық сенімді жүйемұндай тоқтата тұру. Статор ретінде сақиналы магниттер қолданылады, олар арқылы мойынтіректің айналу осі өтеді. Белгілі бір нүктеде сақиналы магниттер магниттелу осі бойынша басқа магниттерді тұрақтандыру қасиетіне ие болады. Бірақ қалғандары бірдей. Айналу осі бойында тұрақты тепе-теңдік жоқ. Бұл реттелетін тоқтату арқылы жойылуы керек.
Неғұрлым қатаң құрылымды қарастырайық.
Мүмкін мұнда тұрақты магнит көмегімен осьті тұрақтандыруға болады. Бірақ мұнда да тұрақтандыруға қол жеткізу мүмкін болмады. Мойынтіректің айналу осінің екі жағына итеру магниттерін орналастыру қажет болуы мүмкін. Николаевтың магниттік подшипниктері бар бейне Интернетте ұзақ уақыт бойы талқыланды. Кескіннің сапасы бұл дизайнды егжей-тегжейлі қарастыруға мүмкіндік бермейді және ол тек тұрақты магниттердің көмегімен тұрақты левитацияға қол жеткізген сияқты. Бұл жағдайда құрылғы диаграммасы жоғарыда көрсетілгенмен бірдей. Тек екінші магниттік аялдама қосылды.
Геннадий Николаевтың дизайнын тексеру.
Алдымен Николаевтың магниттік суспензиясын көрсететін толық бейнені қараңыз. Бұл бейне Ресейдегі және шетелдегі жүздеген энтузиастарды тоқтаусыз левитация жасай алатын құрылым жасауға тырысуға мәжбүр етті. Бірақ, өкінішке орай, қазіргі уақытта мұндай суспензияның жұмыс дизайны жасалмаған. Бұл Николаевтың үлгісіне күмән келтіреді.
Тестілеу үшін дәл осындай дизайн жасалды. Барлық толықтырулардан басқа, Николаевдікі сияқты бірдей феррит магниттері жеткізілді. Олар неодимдерге қарағанда әлсіз және соншалықты үлкен күшпен итеріп кетпейді. Бірақ бірқатар эксперименттердегі тестілеу тек көңілді қалдырды. Өкінішке орай, бұл схема да тұрақсыз болып шықты.
Қорытынды.
Мәселе мынада, сақиналы магниттер қаншалықты күшті болса да, мойынтірек осін оның бүйірінен тұрақтандыруға қажетті бүйірлік магниттерден түсетін күшпен тепе-теңдікте ұстай алмайды. Кішкене қозғалыста ось жай ғана жағына сырғып кетеді. Басқаша айтқанда, сақиналы магниттердің өз ішіндегі осьті тұрақтандыратын күші әрқашан болады аз күшбүйірлік бағытта осьті тұрақтандыру үшін қажет.
Сонда Николаев не көрсетті? Егер сіз бұл бейнені мұқият қарасаңыз, бейне сапасының нашарлығынан иненің тоқтауы жай ғана көрінбейді деп күдіктенесіз. Николаевтың ең қызықты нәрселерді көрсетуге тырысуы кездейсоқ па? Тұрақты магниттерде абсолютті левитация мүмкіндігінің өзі бұл жерде энергияның сақталу заңы бұзылмайды; Мүмкін олар басқа магниттер шоғырын тұрақты тепе-теңдікте сенімді түрде ұстайтын қажетті потенциалды ұңғыманы жасайтын магнит формасын әлі жасамаған шығар.
Төменде магниттік суспензияның диаграммасы берілген
Тұрақты магниттері бар магнитті суспензияны салу 