Technologia lewitacji magnetycznej

Już wraz z wynalezieniem koła pojawiła się potrzeba rozwiązania problemu łożyskowania. Obecnie poszukiwanie nowych rozwiązań tribologicznych z wykorzystaniem mediów kontrolowanych pozwala na konstruowanie nowych maszyn przeznaczonych do pracy w wymagających warunkach eksploatacyjnych. Interesujący rozwój następuje w obszarze tłumików, gdzie wykorzystuje się sterowane charakterystyki tłumienia osiągane poprzez zastosowanie adaptacyjnego zaworu tłumiącego lub płynu megnetoreologicznego, którego własności sprężysto-tłumiące są sterowane polem magnetycznym. Dynamiczny rozwijają się również systemy ALM (aktywnej lewitacji magnetycznej), stanowiące obszar zainteresowań wielu środowisk naukowych i przemysłowych z uwagi na swoje specyficzne możliwości, nieosiągalne dla rozwiązań klasycznych, tj. bezkontaktowe działanie gwarantujące absolutną czystość środowiska pracy, operowanie w szerokim zakresie temperatur i w różnych środowiskach (np. próżni), eliminacja szkodliwych czynników takich, jak tarcie, drgania i hałas. Pośród problemów związanych z systemami ALM można znaleźć wpływ opóźnień w torze sterowania cyfrowego, a przesyłanie energii do siłowników elektromagnetycznych może powodować tworzenie się linii długich.

W trosce o życie człowieka rozwijane są konstrukcje układów wspomagających pracę układu krążenia, bądź wręcz zastępujące sztuczne serce. Jest to jeden z krytycznych obszarów zastosowań ze względu na specyfikę warunków pracy oraz problemy związane z funkcjonowaniem pompy w organizmie człowieka. Prace nad zastosowaniem ALM w organizmie człowieka, wymagają minimalizacji konstrukcji elementów wykonawczych i sterujących. Nie bez powodu mówi się, iż skonstruowanie sztucznego serca stanowi jedno z największych wyzwań technologicznych XXI wieku. Zastosowanie łożysk magnetycznych w kinetycznych akumulatorach energii nabiera szczególnego znaczenia w pojazdach elektrycznych (hybrydowych), wojskowych, autobusach, pociągach i elektrowniach wiatrowych. Trwają prace nad zastąpieniem elektrycznych akumulatorów energii w postaci superkondensatorów systemami kinetycznych akumulatorów energii wspieranych przez SMB (ang. superconducting magnetic bearing) i PMB (ang. permanent magnetic bearing). Jednym z interesujących obszarów badawczych są samo-łożyskujące się maszyny wirnikowe (ang. self-bearing drives) stanowiące połączenie układu napędowego i łożyskującego.

W obecnie konstruowanych systemach ALM stosuje się sterowanie cyfrowe umożliwiające realizację algorytmów sterowania o różnym stopniu złożoności. W zależności od użytego sprzętu wydajność ze względu na sterowanie w czasie rzeczywistym jest różna. W literaturze można znaleźć rozwiązania wykorzystujące platformę dSPACE do sterowania łożysk magnetycznych z częstotliwością próbkowania rzędu 40kHz, systemy mikroprocesorowe w ramach 1÷2kHz, procesory sygnałowe ok. 17.5kHz i układy FPGA ok. 28kHz. Systemy AML pozwalają osiągnąć pełną kontrolę własności dynamicznych w przeciwieństwie do rozwiązań mechanicznych. Brak jakiegokolwiek kontaktu mechanicznego powoduje, że mogą one być dowolnie kształtowane przed układ automatycznej regulacji. W szczególnym przypadku można zażądać ich liniowego charakteru w całym obszarze lewitacji, bądź kształtować w sposób liniowy lub nieliniowy, stosownie do zastosowań praktycznych.

Rozważasz zastosowanie technologii lewitacji magnetycznej w Twoim produkcie?

Napisz do nas