|
 Магнитные
подшипники привлекли внимание многих инженеров благодаря
тому, что они позволяют активно контролировать ротор и исключить
смазочную систему из конструкции машины. Тем не менее, эти
подшипники обладают значительными недостатками, компенсирующими их
преимущества и, следовательно, не способствующими их заметному
успеху, такими как следующие:
- Необходимость вспомогательных подшипников. Подшипники
качения используются в качестве вспомогательных опор (страховочных
подшипников) в случае исчезновения несущего магнитного поля.
Потеря управления магнитным подшипником катастрофична и
выражается в повреждении как обмоток подшипника, так и
внутрикорпусных устройств. Из-за этого применяются «поддерживающие
системы», обязательно включающие резервные подшипники. Таким
образом, машины оснащаются одновременно магнитными подшипниками
и подшипниками качения, которые выполняют защитную функцию в
случае отказа магнитных подшипников. Вспомогательные подшипники
качения обычно могут выдержать один или два отказа магнитных
подшипников, после чего их необходимо менять.
- Внутренняя неустойчивость. Использование сил магнитного
притяжения для удерживания ротора заключает в себе внутреннюю
неустойчивость, и для её устранения требуется весьма изощренная
система управления. Это приводит к очень сложной системе,
имеющей слабые механизмы устранения неисправностей и вместо
этого вынужденной полагаться на вспомогательные подшипники.
- Температура. Магнитные подшипники испытывают также
положительную обратную связь, когда для контроля ротора
необходим дополнительный ток, а дополнительная сила тока
дополнительно нагревает обмотку подшипника. Чем выше температура
обмотки, тем большее сопротивление она имеет, и тем больший ток
необходимо подавать в обмотку. Температура продолжает циклично
увеличиваться и непосредственно в конструкции подшипника
невозможно предусмотреть ничего для избежания этого эффекта или
для отвода тепла с обмотки. Поэтому некоторые магнитные
подшипники оснащены отдельной системой охлаждения жидкостью.
- Недостаточная жесткость. В магнитном подшипнике необходимы
значительные количества электрического тока и несущей
поверхности для генерации сильного противодействующего поля.
Магнитные подшипники конструируются для достижения как можно
лучшего преобразования тока в силу путем увеличения количества
материала сердечника подшипника (для увеличения магнитной
проницаемости и, как следствие, силы магнитного поля). Однако,
этот дополнительный металл увеличивает массу и уменьшает
резонансную частоту динамической системы ротора, что в целом
нежелательно. Более того, некоторые магнитные подшипники
спроектированы так, что допускают явление насыщения. Проще
говоря, они работают в области, в которой дополнительный ток (пропорциональный
напряженности магнитного поля) не превращается в дополнительную
силу (пропорциональную плотности магнитного потока) и подшипник
не может поддерживать ротор с необходимой силой.
|
