Kiire mootori rootorid (töötavad kiirusel 10 000 kuni 100 000+ p / min ) vajavad hõõrdumise, vibratsiooni ja kulumise minimeerimiseks täiustatud laagritehnoloogiaid. Traditsioonilised mehaanilised laagrid (nt pall või rulllaagrid) seisavad soojuse genereerimise, määrdevajaduste ja mehaanilise väsimuse tõttu äärmise kiirusega . Kaks juhtivat alternatiivi- magnetilised laagrid (MBS) ja õhulaagrid (ABS) -osutavad kontaktivaba tugi, võimaldades ülikõrget tööt. Selles artiklis hinnatakse, milline tehnoloogia sobib kiiremini rootoritele, võrreldes nende tööpõhimõtteid, jõudlusprobleeme, piiranguid ja rakenduste sobivust.
1. tööpõhimõtted
(1) Magnetlaagrid (aktiivsed ja passiivsed)
● Aktiivsed magnetilised laagrid (AMB-d): kasutage rootorit ilma kontaktideta elektromagnetilisi mähiseid ja reaalajas tagasiside juhtimist (andurid ja kontrollerid).
● Passiivsed magnetilised laagrid (PMB -d): passiivse levitatsiooni jaoks tuginege püsimagnetitele või ülijuhtivatele materjalidele (toidet või juhtimist pole vaja).
(2) Õhulaagrid (aerodünaamiline ja aerostaatiline)
● Aerodünaamilised laagrid: kasutage ise genereeritud õhukile kiiret pöörlemist (välist rõhku pole vaja).
● Aerostaatilised laagrid: rootori ja staatori vahelise määrdevahe loomiseks on vaja väliselt survestatud õhku.
2. jõudluse võrdlus
(1) Kiirus ja stabiilsus
| Tegurite | magnetiliste laagrite (MBS) | õhulaagrid (ABS) |
| Maksimaalne kiirus | väga kõrge (võimalik 100 000+ p / min) | Kõrge (50 000–150 000 p / min, sõltub disainist) |
| Stabiilsus suurel kiirusel | Suurepärane (aktiivne kontroll kompenseerib vibratsiooni) | Hea (aga tundlik koormuse muutuste ja õhuvarustuse suhtes) |
| Startup/Shutdown | Nõuab varulaagreid (levitatsiooni pole null kiirusega) | Nõuab välist õhuvarustust (aerostaatilist) või algset liikumist (aerodünaamiline) |
Järeldus: MBS pakub paremat aktiivset stabiliseerimist ülikõrgel kiirusel, ABS aga õhukile stabiilsusest.
(2) hõõrdumine ja tõhusus
● MBS: nullilähedane hõõrdumine (kontakt puudub), vähendades energiakadu.
● ABS: äärmiselt madal hõõrdumine (õhukile), kuid vajab energiat õhu kokkusurumiseks (aerostaatiline tüüp).
Võitja: MBS (pidevat õhuvarustust pole vaja).
(3) koormuse maht ja jäikus
● MBS: mõõdukas kandevõime; Jäikus sõltub juhtimissüsteemist.
● ABS: väiksem kandevõime, kuid aerostaatilised tüübid pakuvad suuremat jäikust kui aerodünaamiline.
Parim raskete koormuste jaoks: kumbki pole ideaalne; Võib olla vajalik hübriidsüsteemid (MB + varulaagrid).
(4) Hooldus ja eluiga
● MBS: ei kulu, pikk eluiga (~ 20+ aastat), kuid elektroonika võib vajada hooldust.
● ABS: mehaaniline kulumine, kuid õhufiltrid ja kompressorid vajavad hooldamist.
Võitja: MBS (lihtsam pikaajaline töökindlus).
(5) Termiline juhtimine
● MBS: genereerige kuumust mähistes; võib vajada jahutamist.
● ABS: AirFlow tagab loomuliku jahutamise.
Parim jahutamiseks: ABS (eriti kõrge temperatuuriga keskkonnas).
3. rakenduse sobivus
(1) Magnetlaagrid on paremad:
✔ Ülimalt kõrge kiirusega rootorid (nt turbomahoolitehas, hooratta energia ladustamine)
✔ Täppisüsteemid (nt pooljuhtide tootmine, meditsiiniseadmed)
✔ Karm keskkond (nt vaakum, krüogeensed või kõrgciotion-rakendused)
(2) Õhulaagrid on paremad:
✔ Kiire, madala koormusega rootorid (nt hambaharjutused, väikesed spindlid)
✔ Puhasruumi ja madala saastusega rakendused (määrdeaineid pole vaja)
✔ Kulutundlikud kiired süsteemid (lihtsam kui aktiivne MBS)
4. peamised väljakutsed
| Tehnoloogia | peamised väljakutsed |
| Magnetlaagrid | Kõrge hind, keeruline juhtimissüsteem, nõuab toite varundamist |
| Õhulaagrid | Tolmu tundlik, nõuab puhast õhuvarustust, väiksemat kandevõimet |
5. tulevased suundumused
● Hübriidlaagrid: MBS -i (levitamiseks) ja ABS -i kombineerimine (stabiliseerimiseks) võivad jõudlust optimeerida.
● Täiustatud materjalid: kõrgtemperatuurilised ülijuhid (HTS) võivad muuta passiivse MBS elujõulisemaks.
● Nutikad laagrid: AI-põhine ennustav kontroll võib suurendada MB stabiilsust ja AB tõhusust.
Järeldus: mis on kiirete rootorite jaoks parem?
● Äärmuslike kiiruste (> 100 000 p / min) ja aktiivse juhtimise jaoks → magnetilised laagrid (parem stabiilsus, hõõrdumine puudub).
● Mõõduka kiiruse (<150 000 p / min) ja odavate lahenduste jaoks → õhulaagrid (lihtsam, isejahutusega).
Valik sõltub kiiruse nõuetest, koormustingimustest, keskkonnateguritest ja eelarvest . Kui MBS domineerib suure jõudlusega tööstus- ja kosmoserakendustes , on ABS endiselt populaarsed meditsiiniseadmetes ja täppisinstrumentides . Edasised edusammud võivad nende tehnoloogiate vahel ridu veelgi hägustada.
