चुंबकीय बेअरिंगचे कार्यतत्त्व आणि वर्गीकरण

 

चुंबकीय बेअरिंगप्रणालींना त्यांच्या कार्यतत्त्वांनुसार तीन श्रेणींमध्ये विभागता येते: सक्रिय चुंबकीय बेअरिंग, निष्क्रिय चुंबकीय बेअरिंग आणि संकरित चुंबकीय बेअरिंग.

 

सक्रिय चुंबकीय बेअरिंग

 

सक्रिय चुंबकीय बेअरिंग्ज फिरणाऱ्या शाफ्टला तरंगत ठेवण्यासाठी नियंत्रित करता येण्याजोग्या विद्युतचुंबकीय शक्तीचा वापर करतात, जो प्रामुख्याने रोटर्स, सोलेनोइड्स, सेन्सर्स, कंट्रोलर्स आणि पॉवर अॅम्प्लिफायर्स यांनी बनलेला असतो. सोलेनोइड्स एका स्टेटरवर बसवलेले असतात, जो त्रिज्यीय सममितीमध्ये ठेवलेल्या विद्युतचुंबकांद्वारे निर्माण केलेल्या चुंबकीय क्षेत्रात तरंगत असतो. यांपैकी प्रत्येकावर शाफ्टच्या स्थितीतील बदलांवर सतत लक्ष ठेवण्यासाठी एक किंवा अधिक सेन्सर्स बसवलेले असतात. सेन्सरमधून मिळणाऱ्या सिग्नल आउटपुटला, इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणालीच्या मदतीने, विद्युतचुंबकातून वाहणाऱ्या विद्युत प्रवाहात सुधारणा केली जाते, जेणेकरून विद्युतचुंबकाचे आकर्षण नियंत्रित करता येते. यामुळे फिरणारा शाफ्ट स्थिर आणि संतुलित अवस्थेत चालतो आणि विशिष्ट अचूकतेच्या आवश्यकता पूर्ण करतो.

 

सक्रिय चुंबकीय बेअरिंग्जची वेगवेगळ्या नियंत्रण पद्धतींनुसार करंट कंट्रोल आणि व्होल्टेज कंट्रोलमध्ये, आणि वेगवेगळ्या आधार पद्धतींनुसार रेडियल चुंबकीय बेअरिंग्ज आणि ॲक्सियल चुंबकीय बेअरिंग्जमध्ये विभागणी केली जाऊ शकते. सध्या, सक्रिय चुंबकीय बेअरिंग्जपैकी, डीसी नियंत्रित चुंबकीय बेअरिंगचा सर्वाधिक वापर केला जातो.

 

सक्रिय चुंबकीय बेअरिंगचा यांत्रिक भाग सामान्यतः रेडियल बेअरिंग आणि अ‍ॅक्सियल बेअरिंगने बनलेला असतो, आणि रेडियल बेअरिंग स्टेटर (विद्युतचुंबक) आणि रोटरने बनलेले असते; अ‍ॅक्सियल बेअरिंगमध्ये स्टेटर (विद्युतचुंबक) आणि थ्रस्ट प्लेट असतात.

 

सक्रिय चुंबकीय बेअरिंगमध्ये रोटरची स्थिती, बेअरिंगची दृढता आणि अवमंदन हे नियंत्रण प्रणालीद्वारे निर्धारित केले जाऊ शकते, हा फायदा असल्यामुळे, चुंबकीय उत्थापनाच्या क्षेत्रात त्याचा सर्वाधिक वापर केला गेला आहे आणि सक्रिय चुंबकीय बेअरिंगचे संशोधन हे नेहमीच चुंबकीय उत्थापन तंत्रज्ञान संशोधनाचे केंद्रबिंदू राहिले आहे. अनेक वर्षांच्या अथक परिश्रमानंतर, त्याचे डिझाइन सिद्धांत आणि पद्धती अधिकाधिक परिपक्व झाल्या आहेत.

 

निष्क्रिय चुंबकीय बेअरिंग

 

चुंबकीय बेअरिंगचा एक प्रकार म्हणून, पॅसिव्ह मॅग्नेटिक बेअरिंगचे स्वतःचे असे खास फायदे आहेत; ते आकाराने लहान, वीज न वापरणारे आणि रचनेत साधे असते. पॅसिव्ह मॅग्नेटिक बेअरिंग आणि ॲक्टिव्ह मॅग्नेटिक बेअरिंगमधील सर्वात मोठा फरक हा आहे की, पहिल्या प्रकारात सक्रिय इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणाली नसते, तर ते फिरणाऱ्या शाफ्टला तरंगते ठेवण्यासाठी स्वतःच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या वैशिष्ट्यांचा वापर करते. सध्या, सर्वात जास्त वापरले जाणारे पॅसिव्ह मॅग्नेटिक बेअरिंग हे कायमस्वरूपी चुंबकांनी बनलेले परमनंट मॅग्नेट बेअरिंग आहेत. परमनंट मॅग्नेट बेअरिंगचे दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते: प्रतिकर्षण प्रकार आणि आकर्षण प्रकार.

 

पॅसिव्ह कायमस्वरूपी चुंबक बेअरिंग्जचा वापर रेडियल बेअरिंग्ज आणि थ्रस्ट बेअरिंग्ज (अक्षीय बेअरिंग्ज) या दोन्ही स्वरूपात केला जाऊ शकतो, जे आकर्षण किंवा प्रतिकर्षण दोन्ही प्रकारचे असू शकतात. चुंबकीकरणाची दिशा आणि चुंबकीय रिंगच्या सापेक्ष स्थितीनुसार, कायमस्वरूपी चुंबक बेअरिंग्जमध्ये विविध प्रकारच्या चुंबकीय सर्किट संरचना असतात. परंतु, दोन मूलभूत संरचना आहेत.

 

दुसऱ्या प्रकारची पॅसिव्ह मॅग्नेटिक बेअरिंग ही चुंबकीकृत सॉफ्ट मॅग्नेटिक घटकांमध्ये कार्य करणाऱ्या आकर्षण शक्तीवर आधारित असते. जेव्हा रोटर घटक त्रिज्येच्या दिशेने फिरतो, तेव्हा मॅग्नेटोरेझिस्टन्समध्ये होणाऱ्या बदलामुळे आकर्षणाचा प्रभाव निर्माण होतो, म्हणून याला 'मॅग्नेटोरेझिस्टिव्ह बेअरिंग' असेही म्हणतात. या प्रकारच्या बेअरिंगची रचना अशा प्रकारे केली जाऊ शकते की कायमस्वरूपी चुंबकाचा भाग फिरत नाही आणि फक्त सॉफ्ट आयर्नचा भाग फिरतो, ज्यामुळे प्रणालीला अधिक चांगली स्थिरता मिळते.

 

रिलक्टन्स बेअरिंग्ज आणि ॲक्टिव्ह सोलेनॉइड्स यांच्या स्थिरीकरण प्रभावांच्या एकत्रित परिणामामुळे किमान ऊर्जा वापरणारी चुंबकीय बेअरिंग प्रणाली तयार होते.

 

हायब्रीड चुंबकीय बेअरिंग्ज

 

हायब्रीड मॅग्नेटिक बेअरिंग्ज हे ॲक्टिव्ह मॅग्नेटिक बेअरिंग्ज, पॅसिव्ह मॅग्नेटिक बेअरिंग्ज आणि काही इतर सहायक आधार व स्थिरीकरण संरचनांच्या आधारावर तयार केले जातात - ही एक प्रकारची संयुक्त मॅग्नेटिक बेअरिंग प्रणाली आहे. यामध्ये ॲक्टिव्ह मॅग्नेटिक बेअरिंग्ज आणि पॅसिव्ह मॅग्नेटिक बेअरिंग्जच्या सर्वसमावेशक वैशिष्ट्यांचा विचार केला जातो.

 

हायब्रीड मॅग्नेटिक बेअरिंगमध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटच्या स्टॅटिक बायस मॅग्नेटिक फील्डऐवजी परमनंट मॅग्नेटद्वारे निर्माण होणाऱ्या मॅग्नेटिक फील्डचा वापर केला जातो, ज्यामुळे पॉवर ॲम्प्लिफायरचा वीज वापर लक्षणीयरीत्या कमी होतोच, शिवाय इलेक्ट्रोमॅग्नेटच्या अँपिअर टर्न्सची संख्या निम्म्याने कमी होते, मॅग्नेटिक बेअरिंगचा आकार कमी होतो आणि भार सहन करण्याची क्षमता सुधारते.

 

स्थायी चुंबकाद्वारे बायस चुंबकीय क्षेत्र आणि विद्युतचुंबकाद्वारे नियंत्रित चुंबकीय क्षेत्र निर्माण केले जात असल्यामुळे, स्थायी चुंबक ऑफसेट हायब्रीड चुंबकीय बेअरिंग्जचे खालील फायदे आहेत:

 

१) स्थायी चुंबकाचा उपयोग बायस स्थिर चुंबकीय क्षेत्र प्रदान करण्यासाठी केला जातो, आणि विद्युतचुंबक केवळ भार किंवा बाह्य हस्तक्षेप संतुलित करण्यासाठी नियंत्रण चुंबकीय क्षेत्र प्रदान करतो, ज्यामुळे प्रणालीच्या बायस प्रवाहामुळे होणारे ऊर्जेचे नुकसान टाळता येते आणि कॉइलचे तापमान वाढणे कमी होते.

 

२) हायब्रीड मॅग्नेटिक बेअरिंगच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटसाठी आवश्यक असलेल्या वेढ्यांची संख्या ॲक्टिव्ह मॅग्नेटिक बेअरिंगपेक्षा खूपच कमी असते, ज्यामुळे मॅग्नेटिक बेअरिंगचा आकार कमी होण्यास आणि सामग्रीची बचत होण्यास मदत होते. या प्रकारच्या बेअरिंगचे फायदे म्हणजे लहान आकार, हलके वजन आणि उच्च कार्यक्षमता, आणि ते लघुकरण व लहान आकाराच्या अनुप्रयोगांसाठी योग्य आहे.