Mọi người đều biết rằng nam châm có xu hướng hút kim loại. Ngoài ra, một nam châm có thể hút một nam châm khác. Nhưng sự tương tác giữa chúng không bị giới hạn bởi sự hấp dẫn, chúng có thể đẩy lùi lẫn nhau. Vấn đề là ở các cực của nam châm - các cực trái dấu thì hút nhau, các cực giống nhau thì đẩy nhau. Thuộc tính này là cơ sở của tất cả các động cơ điện và những động cơ khá mạnh.
Còn có một thứ gọi là bay lên dưới tác dụng của từ trường, khi một vật thể đặt trên một nam châm (có cực giống với nó) treo trong không gian. Hiệu ứng này đã được đưa vào thực tế trong cái gọi là vòng bi từ tính.
Vòng bi từ tính là gì
Thiết bị kiểu điện từ trong đó trục quay (rôto) được đỡ trong phần đứng yên (stato) bởi lực từ thông được gọi là ổ trục từ. Khi cơ cấu hoạt động, nó chịu tác động của các lực vật lý có xu hướng làm chuyển dịch trục. Để khắc phục chúng, ổ trục từ đã được trang bị một hệ thống điều khiển theo dõi tải và đưa ra tín hiệu để kiểm soát cường độ của từ thông. Đến lượt mình, nam châm lại mạnh hơn hoặcít ảnh hưởng hơn đến rôto, giữ nó ở vị trí trung tâm.
Vòng bi từ đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Về cơ bản đây là những cỗ máy phản lực tuabin mạnh mẽ. Do không có ma sát và theo đó, nhu cầu sử dụng dầu nhờn, độ tin cậy của máy móc tăng lên gấp nhiều lần. Sự mòn của các nút trên thực tế không được quan sát thấy. Nó cũng cải thiện chất lượng của các đặc tính động và tăng hiệu quả.
Vòng bi từ tính hoạt động
Mang từ tính, nơi trường lực được tạo ra với sự trợ giúp của nam châm điện, được gọi là hoạt động. Nam châm điện định vị nằm trong ổ trục stato, rôto được biểu diễn bằng trục kim loại. Toàn bộ hệ thống giữ trục trong thiết bị được gọi là hệ thống treo từ tính chủ động (AMP). Nó có cấu trúc phức tạp và bao gồm hai phần:
- khối chịu lực;
- hệ thống điều khiển điện tử.
Các phần tử cơ bản của AMP
Ổ trục hướng tâm. Một thiết bị có nam châm điện trên stato. Họ giữ rôto. Trên rôto có các tấm sắt từ đặc biệt. Khi rôto được treo ở điểm giữa, không có tiếp xúc với stato. Cảm biến cảm ứng theo dõi độ lệch nhỏ nhất của vị trí rôto trong không gian so với danh nghĩa. Tín hiệu từ chúng kiểm soát sức mạnh của nam châm tại điểm này hay điểm khác để khôi phục sự cân bằng trong hệ thống. Khoảng sáng gầm xe là 0,50-1,00 mm, khoảng cách trục là 0,60-1,80 mm
- Mang từ tínhlực đẩy hoạt động giống như hướng tâm. Một đĩa đẩy được cố định trên trục rôto, ở cả hai mặt của đĩa này có gắn các nam châm điện trên stato.
- Vòng bi an toàn được thiết kế để giữ rôto khi thiết bị tắt hoặc trong các tình huống khẩn cấp. Trong quá trình hoạt động, các ổ trục từ phụ không được tham gia. Khe hở giữa chúng và trục rôto bằng một nửa so với ổ trục từ. Các yếu tố an toàn được lắp ráp trên cơ sở các thiết bị bi hoặc ổ trượt.
- Điện tử điều khiển bao gồm cảm biến vị trí trục rôto, bộ chuyển đổi và bộ khuếch đại. Toàn bộ hệ thống hoạt động trên nguyên tắc điều chỉnh từ thông trong từng module nam châm điện riêng biệt.
Vòng bi loại từ tính bị động
Vòng bi nam châm vĩnh cửu là hệ thống giữ trục rôto không sử dụng mạch điều khiển phản hồi. Lực bay chỉ được thực hiện nhờ lực của nam châm vĩnh cửu năng lượng cao.
Nhược điểm của hệ thống treo như vậy là phải sử dụng dừng cơ học, dẫn đến hình thành ma sát và làm giảm độ tin cậy của hệ thống. Việc dừng từ tính theo nghĩa kỹ thuật vẫn chưa được thực hiện trong sơ đồ này. Do đó, trong thực tế, ổ trục bị động không thường xuyên được sử dụng. Có một mô hình đã được cấp bằng sáng chế, chẳng hạn như hệ thống treo Nikolaev, vẫn chưa được nhân rộng.
Băng từ trong ổ trục bánh xe
Khái niệm"ổ trục bánh xe từ tính" dùng để chỉ hệ thống ASB, được sử dụng rộng rãi trên các phương tiện hiện đại. Vòng bi ASB khác ở chỗ nó được tích hợp cảm biến tốc độ bánh xe bên trong. Cảm biến này là một thiết bị hoạt động được nhúng trong miếng đệm vòng bi. Nó được xây dựng trên cơ sở một vòng từ tính, trên đó các cực của một phần tử có chức năng đọc sự thay đổi trong từ thông thay thế nhau.
Khi ổ trục quay, có sự thay đổi không đổi trong từ trường tạo bởi vòng từ. Cảm biến ghi lại sự thay đổi này, tạo ra một tín hiệu. Sau đó tín hiệu được gửi đến bộ vi xử lý. Nhờ nó, các hệ thống như ABS và ESP hoạt động. Họ đã sửa chữa công việc của chiếc xe. ESP có nhiệm vụ ổn định điện tử, ABS điều chỉnh chuyển động quay của các bánh xe, mức áp suất trong hệ thống là phanh. Nó giám sát hoạt động của hệ thống lái, gia tốc theo hướng bên và cũng điều chỉnh hoạt động của hộp số và động cơ.
Ưu điểm chính của ổ trục ASB là khả năng kiểm soát tốc độ quay ngay cả ở tốc độ rất thấp. Đồng thời, các chỉ số về trọng lượng và kích thước của ổ trục được cải thiện, việc lắp đặt ổ trục được đơn giản hóa.
Cách làm vòng bi từ tính
Vòng bi từ tính đơn giản nhất dễ chế tạo. Nó không phù hợp để sử dụng trong thực tế, nhưng nó sẽ cho thấy rõ khả năng của lực từ. Để làm điều này, bạn cần bốn nam châm neodymium có cùng đường kính, hai nam châm có đường kính nhỏ hơn một chút, một trục, ví dụ, một đoạn ống nhựa và một điểm nhấn,ví dụ như lọ thủy tinh nửa lít. Các nam châm có đường kính nhỏ hơn được gắn vào các đầu của ống bằng keo nóng theo cách thu được một cuộn dây. Ở giữa của một trong những nam châm này, một quả bóng nhựa được dán ở bên ngoài. Các cực giống hệt nhau nên hướng ra bên ngoài. Bốn nam châm có cùng cực trở lên được đặt thành từng cặp cách nhau một đoạn bằng chiều dài của đoạn ống. Rôto được đặt trên nam châm nằm và ở phía nơi dán quả bóng nhựa, nó được đỡ bằng một cái lọ nhựa. Đây là vòng bi từ tính và đã sẵn sàng.
