Rotors za kasi kubwa (zinazofanya kazi saa 10,000 rpm hadi 100,000+ rpm ) zinahitaji teknolojia za hali ya juu za kuzaa ili kupunguza msuguano, vibration, na kuvaa. Bei za jadi za mitambo (kwa mfano, mpira au fani za roller) mapungufu ya uso kwa kasi kubwa kwa sababu ya kizazi cha joto, mahitaji ya lubrication, na uchovu wa mitambo . Njia mbadala mbili zinazoongoza- fani za sumaku (MBS) na fani za hewa (ABS) -msaada usio na mawasiliano, kuwezesha operesheni ya kasi ya juu. Nakala hii inakagua ni teknolojia gani inayofaa zaidi kwa rotors zenye kasi kubwa kwa kulinganisha kanuni zao za kufanya kazi, faida za utendaji, mapungufu, na utaftaji wa matumizi.
1. Kanuni za kufanya kazi
(1) Fani za Magnetic (Active & Passive)
● Kubeba Magnetic inayotumika (AMBS): Tumia coils za umeme na udhibiti wa maoni ya wakati halisi (Sensorer & Controllers) ili kurudisha rotor bila mawasiliano.
● Kubeba sumaku ya sumaku (PMBs): kutegemea sumaku za kudumu au vifaa vya kuzidisha kwa ushuru wa kupita (hakuna nguvu au udhibiti unaohitajika).
(2) fani za hewa (aerodynamic & aerostatic)
● Bei za aerodynamic: Tumia filamu ya hewa inayojitengeneza kutoka kwa mzunguko wa kasi (hakuna shinikizo la nje linalohitajika).
● Bei za Aerostatic: Inahitaji hewa iliyoshinikizwa nje ili kuunda pengo la kulainisha kati ya rotor na stator.
2. Ulinganisho wa utendaji
(1) Kasi na utulivu
| Factor | Magnetic Bearings (MBS) | Bei za Hewa (ABS) |
| Kasi | kubwa sana (100,000+ rpm iwezekanavyo) | Juu (50,000-150,000 rpm, inategemea muundo) |
| Utulivu kwa kasi kubwa | Bora (Udhibiti wa kazi hulipa vibrations) | Nzuri (lakini nyeti kwa mabadiliko ya upakiaji na usambazaji wa hewa) |
| Kuanza/kuzima | Inahitaji fani za chelezo (hakuna ushuru kwa kasi ya sifuri) | Inahitaji usambazaji wa hewa ya nje (aerostatic) au mwendo wa awali (aerodynamic) |
Hitimisho: MBS hutoa utulivu bora wa kazi kwa kasi ya juu, wakati ABS inategemea utulivu wa filamu ya hewa.
(2) msuguano na ufanisi
● MBS: msuguano wa karibu na sifuri (hakuna mawasiliano), kupunguza upotezaji wa nishati.
● ABS: msuguano wa chini sana (filamu ya hewa), lakini inahitaji nishati kwa compression ya hewa (aina ya aerostatic).
Mshindi: MBS (hakuna usambazaji wa hewa unaoendelea unahitajika).
(3) Uwezo wa mzigo na ugumu
● MBS: uwezo wa wastani wa mzigo; Ugumu inategemea mfumo wa kudhibiti.
● ABS: Uwezo wa chini wa mzigo, lakini aina za aerostatic hutoa ugumu wa juu kuliko aerodynamic.
Bora kwa mizigo nzito: Wala sio bora; Mifumo ya mseto (MB + Hifadhi ya Hifadhi ya Backup) inaweza kuhitajika.
(4) Matengenezo na maisha
● MBS: Hakuna kuvaa, maisha marefu (~ 20+ miaka), lakini vifaa vya elektroniki vinaweza kuhitaji matengenezo.
● ABS: Hakuna kuvaa kwa mitambo, lakini vichungi vya hewa na compressors zinahitaji upkeep.
Mshindi: MBS (rahisi kuegemea kwa muda mrefu).
(5) Usimamizi wa mafuta
● MBS: Tengeneza joto katika coils; Inaweza kuhitaji baridi.
● ABS: Airflow hutoa baridi ya asili.
Bora kwa baridi: ABS (haswa katika mazingira ya joto-juu).
3. Ufanisi wa Maombi
(1) fani za sumaku ni bora kwa:
✔ rotors za kasi ya juu (kwa mfano, turbomachinery, uhifadhi wa nishati ya flywheel)
vya Mifumo ya kudhibiti usahihi (kwa mfano, utengenezaji wa semiconductor, vifaa matibabu)
( Mazingira magumu kwa mfano, utupu, cryogenic, au matumizi ya mionzi ya hali ya juu)
(2) fani za hewa ni bora kwa:
✔ kasi ya juu, rotors za chini-mzigo (kwa mfano, kuchimba meno, spindles ndogo)
✔ Cleanroom & Maombi ya uchafuzi wa chini (hakuna mafuta yanayohitajika)
Mifumo nyeti nyeti za kasi ya juu (rahisi kuliko MBS inayofanya kazi)
4. Changamoto muhimu
| za teknolojia | Changamoto kuu |
| Fani za sumaku | Gharama kubwa, mfumo tata wa kudhibiti, inahitaji Backup ya Nguvu |
| Bei za Hewa | Nyeti kwa vumbi, inahitaji usambazaji wa hewa safi, uwezo wa chini wa mzigo |
5. Mwelekeo wa baadaye
● Bei za mseto: Kuchanganya MBS (kwa ushuru) na ABS (kwa utulivu) inaweza kuongeza utendaji.
● Vifaa vya hali ya juu: Superconductors za joto la juu (HTS) zinaweza kufanya MBS tu iweze kufanikiwa zaidi.
● Kubeba smart: Udhibiti wa utabiri wa msingi wa AI unaweza kuongeza utulivu wa MB na ufanisi wa AB.
Hitimisho: Ni ipi bora kwa rotors za kasi kubwa?
● Kwa kasi kubwa (> 100,000 rpm) & Udhibiti wa kazi → Mazao ya Magnetic (utulivu bora, hakuna msuguano).
● Kwa kasi ya wastani (<150,000 rpm) na suluhisho za bei ya chini → kubeba hewa (rahisi, kujipenyeza).
Chaguo inategemea mahitaji ya kasi, hali ya mzigo, sababu za mazingira, na bajeti . Wakati MBS inatawala katika matumizi ya juu ya utendaji wa viwandani na anga , ABS inabaki kuwa maarufu katika vifaa vya matibabu na vyombo vya usahihi . Maendeleo ya baadaye yanaweza kuzidisha mistari kati ya teknolojia hizi.
