In una delle precedenti colonne di “Curiosità sui cuscinetti”, ti abbiamo mostrato come selezionare i cuscinetti giusti (cuscinetti a rotolamento) per scopi di progettazione di macchine in “Come selezionare il cuscinetto giusto (Parti da 1 a 8)”. Questa volta parleremo dei cuscinetti magnetici, che possono offrire caratteristiche e prestazioni diverse rispetto ai cuscinetti a rotolamento e ai cuscinetti lisci.
IMMAGINE DELLA STRUTTURA DEL CUSCINETTO MAGNETICO
1. CHE COSA SONO I “CUSCINETTI MAGNETICI”?
Esaminiamo innanzitutto la struttura e il meccanismo dei cuscinetti a rotolamento spesso utilizzati nelle macchine generiche.
Come puoi vedere dalla figura 1, i cuscinetti contengono diversi elementi di rotolamento (“sfere” o “rulli”) disposti a intervalli regolari tra gli anelli del cuscinetto (anello interno e anello esterno).
I cuscinetti magnetici sono speciali perché non hanno elementi di rotolamento. Invece, utilizzano la forza magnetica per far levitare e supportare l’albero senza fare contatto. Per questo motivo possono ruotare molto facilmente senza alcuna resistenza dovuta al attrito rotolante.
PRINCIPI DEI CUSCINETTI MAGNETICI
I cuscinetti magnetici utilizzano la forza magnetica (la forza attrattiva dei magneti) per supportare un albero rotante. Come puoi vedere dalla figura 2, nella normale situazione senza forza magnetica, il peso è applicato all’albero. Questo impedisce all’albero di mantenere la sua posizione, facendolo cadere.
Tuttavia, l’albero può essere supportato senza cadere disponendo i magneti in modo che bilancino la forza magnetica (la forza che attira l’albero) con la gravità.
STRUTTURA DEI CUSCINETTI MAGNETICI
La figura 5 mostra la struttura dei cuscinetti magnetici. Inoltre, la tabella 1 mostra i componenti dei cuscinetti magnetici e i loro ruoli.
Ecco alcuni utilizzi tipici dei cuscinetti magnetici.
CUSCINETTI MAGNETICI PER PALI ROTANTI AD ALTA VELOCITÀ
La figura 10 mostra un esempio di cuscinetti magnetici utilizzati per un palo rotante ad alta velocità. Sia cuscinetti magnetici radiali che assiali vengono utilizzati per supportare il palo. Anche cuscinetti a sfere sono utilizzati per i cuscinetti di approccio, che vengono utilizzati per la protezione in caso di arresto di emergenza.
MACCHINARIO AZIENDALE (DIMENSIONAMENTO E RIDUZIONE DELLA MANUTENZIONE PERIODICA)
Consideriamo l’utilizzo dei cuscinetti magnetici per il circolatore d’aria di un reattore per il trattamento dei fanghi in un impianto di depurazione delle acque reflue. Poiché i cuscinetti magnetici non richiedono lubrificanti (vedi Tabella 2), non è necessario spazio per un lubrificatore. Ciò consente di ridurre le dimensioni delle macchine. I cuscinetti magnetici possono anche ridurre notevolmente la manutenzione periodica e aiutare le macchine a operare in modo stabile (vedi Tabella 3).
Per maggiori informazioni dettagliate, consultare lo sviluppo dei prodotti con cuscinetti magnetici per soffianti d’aria utilizzati negli impianti di trattamento delle acque reflue.
CONCLUSIONE
I cuscinetti magnetici hanno la seguente struttura:
(1) Supportano l’albero senza contatto.
(2) Viene utilizzato un sensore per osservare la posizione dell’albero, mentre un controller viene utilizzato per regolare la forza magnetica.
Grazie a questa struttura, possono offrire caratteristiche e prestazioni diverse rispetto ad altri cuscinetti (cuscinetti a rotolamento) come:
– La resistenza (perdita) è estremamente bassa durante la rotazione
– Le parti rotanti non subiscono usura
– Non sono necessari lubrificanti
– Lo stato può essere monitorato osservando la posizione dell’albero.
Per queste ragioni, i cuscinetti magnetici sono consigliati per le seguenti applicazioni:
– Macchine rotanti ad alta velocità per le quali non possono essere utilizzati cuscinetti
– Macchine in ambienti in cui non possono essere utilizzati lubrificanti
– Macchine che richiedono un’operazione stabile per lunghi periodi, ecc.
