Prinsip kerja dan klasifikasi bantalan magnetik

 

Bantalan magnetikSistem-sistem tersebut dapat dibagi menjadi tiga kategori berdasarkan prinsip kerjanya: Bantalan Magnet Aktif, Bantalan Magnet Pasif, dan Bantalan Magnet Hibrida.

 

Bantalan magnet aktif

 

Bantalan magnet aktif menggunakan gaya elektromagnetik yang dapat dikontrol untuk mengangkat poros yang berputar, yang terutama terdiri dari rotor, solenoida, sensor, pengontrol, dan penguat daya. Solenoida dipasang pada stator yang digantung dalam medan magnet yang dihasilkan oleh elektromagnet yang ditempatkan secara simetris radial, yang masing-masing dilengkapi dengan satu atau lebih sensor untuk terus memantau perubahan posisi poros. Sinyal keluaran dari sensor, dengan bantuan sistem kontrol elektronik, mengoreksi arus melalui elektromagnet, sehingga mengontrol daya tarik elektromagnet, agar poros yang berputar berjalan dalam keadaan stabil dan seimbang, serta mencapai persyaratan akurasi tertentu.

 

Bantalan magnet aktif dapat dibagi menjadi bantalan magnet yang dikendalikan arus dan bantalan magnet yang dikendalikan tegangan berdasarkan metode kontrol yang berbeda, dan dapat dibagi menjadi bantalan magnet radial dan bantalan magnet aksial berdasarkan metode penopang yang berbeda. Saat ini, di antara bantalan magnet aktif, yang paling banyak digunakan adalah bantalan magnet yang dikendalikan arus DC.

 

Bagian mekanis dari bantalan magnet aktif umumnya terdiri dari bantalan radial dan bantalan aksial, di mana bantalan radial terdiri dari stator (elektromagnet) dan rotor; sedangkan bantalan aksial terdiri dari stator (elektromagnet) dan pelat dorong.

 

Karena bantalan magnet aktif memiliki keunggulan dalam hal posisi rotor, kekakuan bantalan, dan redaman yang dapat ditentukan oleh sistem kontrol, bantalan ini telah menjadi yang paling banyak digunakan di bidang levitasi magnetik, dan penelitian tentang bantalan magnet aktif selalu menjadi fokus penelitian teknologi levitasi magnetik. Setelah bertahun-tahun kerja keras, teori dan metode desainnya menjadi semakin matang.

 

Bantalan magnet pasif

 

Sebagai salah satu bentuk bantalan magnet, bantalan magnet pasif memiliki keunggulan uniknya sendiri, yaitu ukurannya kecil, tidak mengkonsumsi daya, dan strukturnya sederhana. Perbedaan terbesar antara bantalan magnet pasif dan bantalan magnet aktif adalah bahwa bantalan pasif tidak memiliki sistem kontrol elektronik aktif, tetapi menggunakan karakteristik medan magnet itu sendiri untuk mengangkat poros yang berputar. Saat ini, bantalan magnet pasif yang paling banyak digunakan adalah bantalan magnet permanen yang terdiri dari magnet permanen. Bantalan magnet permanen dapat dibagi menjadi dua jenis: tipe tolak dan tipe hisap.

 

Bantalan magnet permanen pasif dapat digunakan sebagai bantalan radial maupun bantalan dorong (bantalan aksial), yang keduanya dapat berupa hisap atau tolak. Tergantung pada arah magnetisasi dan posisi relatif cincin magnet, bantalan magnet permanen memiliki berbagai struktur rangkaian magnet. Namun, ada dua struktur dasar.

 

Jenis bantalan magnet pasif lainnya didasarkan pada gaya hisap, yang bekerja di antara komponen magnet lunak yang termagnetisasi. Ketika komponen rotor bergerak secara radial, efek hisap berasal dari perubahan magnetoresistansi, sehingga disebut juga "bantalan magnetoresistif". Bantalan jenis ini dapat dirancang sedemikian rupa sehingga bagian magnet permanen tidak berputar, dan hanya bagian besi lunak yang berputar, sehingga sistem memiliki stabilitas yang lebih baik.

 

Kombinasi efek stabilisasi dari bantalan reluktansi dan solenoida aktif menghasilkan sistem bantalan magnetik dengan konsumsi energi minimal.

 

Bantalan magnet hibrida

 

Bantalan magnet hibrida dibentuk berdasarkan bantalan magnet aktif, bantalan magnet pasif, dan beberapa struktur pendukung dan penstabil tambahan lainnya - sejenis sistem bantalan magnet gabungan. Sistem ini mempertimbangkan karakteristik komprehensif dari bantalan magnet aktif dan bantalan magnet pasif.

 

Bantalan magnet hibrida menggunakan medan magnet yang dihasilkan oleh magnet permanen untuk menggantikan medan magnet bias statis dari elektromagnet, yang tidak hanya dapat mengurangi konsumsi daya penguat daya secara signifikan, tetapi juga mengurangi jumlah lilitan ampere elektromagnet hingga setengahnya, mengurangi volume bantalan magnet, dan meningkatkan kapasitas menahan beban.

 

Karena medan magnet bias dihasilkan oleh magnet permanen dan medan magnet terkontrol dihasilkan oleh elektromagnet, bantalan magnet hibrida offset magnet permanen memiliki keunggulan sebagai berikut:

 

1) Magnet permanen digunakan untuk menyediakan medan magnet statis bias, dan elektromagnet hanya menyediakan medan magnet kontrol untuk menyeimbangkan beban atau gangguan eksternal, yang dapat menghindari kehilangan daya yang disebabkan oleh arus bias sistem dan mengurangi pemanasan kumparan.

 

2) Jumlah lilitan yang dibutuhkan untuk elektromagnet pada bantalan magnet hibrida jauh lebih kecil daripada bantalan magnet aktif, yang bermanfaat untuk mengurangi volume bantalan magnet dan menghemat material. Bantalan jenis ini memiliki keunggulan ukuran kecil, bobot ringan, dan efisiensi tinggi, serta cocok untuk aplikasi miniaturisasi dan ukuran kecil.