עקרון העבודה והסיווג של מיסבים מגנטיים

 

מיסב מגנטיניתן לחלק מערכות לשלוש קטגוריות לפי עקרונות העבודה שלהן: מיסב מגנטי אקטיבי, מיסב מגנטי פסיבי ומיסב מגנטי היברידי.

 

מיסב מגנטי אקטיבי

 

מיסבים מגנטיים אקטיביים משתמשים בכוח אלקטרומגנטי נשלט כדי להניע את הציר המסתובב, המורכב בעיקר מרוטורים, סולנואידים, חיישנים, בקרים ומגברי הספק. הסולנואידים מורכבים על סטטור התלוי בשדה מגנטי הנוצר על ידי אלקטרומגנטים הממוקמים בסימטריה רדיאלית, שכל אחד מהם מצויד בחיישן אחד או יותר כדי לנטר באופן רציף שינויים במיקום הציר. האות המופק מהחיישן, בעזרת מערכת הבקרה האלקטרונית, מתקן את הזרם דרך האלקטרומגנט, על מנת לשלוט במשיכת האלקטרומגנט, כך שהציר המסתובב יפעל במצב יציב ומאוזן, וישיג דרישות דיוק מסוימות.

 

ניתן לחלק מיסבים מגנטיים אקטיביים לבקרת זרם ובקרת מתח לפי שיטות בקרה שונות, וניתן לחלק אותם למיסבים מגנטיים רדיאליים ומיסבים מגנטיים ציריים לפי שיטות תמיכה שונות. כיום, מבין המיסבים המגנטיים האקטיביים, הנפוץ ביותר הוא המיסב המגנטי הנשלט על ידי DC.

 

החלק המכני של המיסב המגנטי הפעיל מורכב בדרך כלל ממיסב רדיאלי ומיסב צירי, והמיסב הרדיאלי מורכב מסטטור (אלקטרומגנט) ורוטר; מיסבים ציריים מורכבים מסטטור (אלקטרומגנט) ולוח דחף.

 

מכיוון שלמיסב מגנטי אקטיבי יש יתרונות של מיקום הרוטור, ניתן לקבוע את קשיחות המיסב ואת שיכוך המיסב על ידי מערכת הבקרה, הוא נמצא בשימוש נרחב בתחום הריחוף המגנטי, ומחקר המיסב המגנטי האקטיבי תמיד היה מוקד מחקר טכנולוגיית הריחוף המגנטי. לאחר שנים של עבודה קשה, תורת התכנון והשיטות שלו הפכו לבשלות יותר ויותר.

 

מיסב מגנטי פסיבי

 

כסוג של מיסב מגנטי, למיסב מגנטי פסיבי יתרונות ייחודיים משלו, הוא קטן בגודלו, אינו צורך חשמל ופשוט במבנהו. ההבדל הגדול ביותר בין מיסבים מגנטיים פסיביים למיסבים מגנטיים אקטיביים הוא שלראשונים אין מערכת בקרה אלקטרונית אקטיבית, אלא משתמשים במאפייני השדה המגנטי עצמו כדי לרחף את הציר המסתובב. כיום, המיסבים המגנטיים הפסיביים הנפוצים ביותר הם מיסבי מגנט קבוע המורכבים ממגנטים קבועים. ניתן לחלק את המיסבים למגנט קבוע לשני סוגים: מיסבי דחייה ומיסבי יניקה.

 

מיסבי מגנט קבוע פסיביים יכולים לשמש הן כמיסבים רדיאליים והן כמיסבי דחף (מיסבים ציריים), שניהם יכולים להיות יניקה או דחייה. בהתאם לכיוון המגנטיזציה ולמיקום היחסי של הטבעת המגנטית, למיסבי מגנט קבוע יש מגוון מבנים של מעגלים מגנטיים. אך ישנם שני מבנים בסיסיים.

 

הסוג השני של מיסב מגנטי פסיבי מבוסס על כוח יניקה, הפועל בין הרכיבים המגנטיים הרכים הממוגנטים. כאשר רכיב הרוטור נע בצורה רדיאלית, אפקט היניקה נובע מהשינוי בהתנגדות המגנטורית, ולכן הוא נקרא גם "מיסב מגנטוריסטיבי". ניתן לתכנן מיסב מסוג זה כך שחלק המגנט הקבוע לא יסתובב, ורק חלק הברזל הרך יסתובב, כך שלמערכת תהיה יציבות טובה יותר.

 

השילוב של השפעות הייצוב של מיסבי רילקטנס וסולנואידים אקטיביים מביא למערכת מיסבים מגנטיים עם צריכת אנרגיה מינימלית.

 

מיסבים מגנטיים היברידיים

 

מיסבים מגנטיים היברידיים נוצרים על בסיס מיסבים מגנטיים אקטיביים, מיסבים מגנטיים פסיביים ומבני תמיכה וייצוב נוספים - סוג של מערכת מיסבים מגנטיים משולבת. היא לוקחת בחשבון את המאפיינים המקיפים של מיסבים מגנטיים אקטיביים ומיסבים מגנטיים פסיביים.

 

המיסב המגנטי ההיברידי נועד להשתמש בשדה המגנטי שנוצר על ידי המגנט הקבוע כדי להחליף את השדה המגנטי ההטיה הסטטי של האלקטרומגנט, מה שיכול לא רק להפחית משמעותית את צריכת החשמל של מגבר ההספק, אלא גם להפחית את מספר סיבובי האמפר של האלקטרומגנט בחצי, להפחית את נפח המיסב המגנטי ולשפר את כושר נשיאת העומס.

 

מכיוון ששדה מגנטי מוטה נוצר על ידי מגנט קבוע ושדה מגנטי מבוקר נוצר על ידי האלקטרומגנט, למסבים מגנטיים היברידיים בעלי אופסט מגנט קבוע יש את היתרונות הבאים:

 

1) המגנט הקבוע משמש לאספקת שדה מגנטי סטטי מוטה, והאלקטרומגנט מספק רק את שדה המגנטי הבקרה לאיזון העומס או הפרעות חיצוניות, מה שיכול למנוע את אובדן ההספק הנגרם על ידי זרם ההטיה של המערכת ולהפחית את חימום הסליל.

 

2) מספר הסיבובים הנדרש לאלקטרומגנט של מיסב מגנטי היברידי קטן בהרבה מזה של מיסב מגנטי אקטיבי, דבר המסייע בהפחתת נפח המיסב המגנטי וחיסכון בחומרים. לסוג זה של מיסב יתרונות של גודל קטן, משקל קל ויעילות גבוהה, והוא מתאים ליישומים של מזעור וגודל קטן.