Mágnes csapágyak - olcsón, szenzorok nélkül

Hosszú élettartam és csekély karbantartási igény jellemzi őket, mindemellett rendkívül magas fordulatszám mellett is megbízhatóan működnek. A mágnes csapágyaknak a 200.000 percenkénti fordulatszám sem különösebb kihívás. Nagy előnyük továbbá, hogy nincs szükség kenésre, így speciális feladatokra - ahol a kilépő olaj egyébként problémákat okozna – is jól használhatók.

Működését tekintve egyszerű szerkezetről van szó: szabályzó-elektronikával felszerelt elektromágnesek lebegésben tartanak egy tengelyre applikált csapágyat. Mindez peresze a gyakorlatban, drága szenzorokat és real-time vezérlést követel. A ma használatos mágnes-csapágyakban a pozíció figyelemmel követésére használt szenzorok borsos áruk mellett helyet is foglalnak, korlátozva a beépíthetőségüket. Ezért kulcskérdés a mágnes a szenzor kiiktatása.
A bécsi Egyetemen a Siemens közreműködésével olyan mágnescsapágyat fejlesztettek, amelybe nem építettek szenzorokat, mégis sikerült egy 6 cm átmérőjű fémgolyón demonstrálniuk a feladat megvalósíthatóságát. Ehhez mindössze egy 1kHz-es PWM-szabályzóra volt szükség, és egy új vezérlőalgoritmusra. (A PWM (Pulse Width Modulation - Impulzus-szélesség modulált) szabályzó mindössze annyit tesz, hogy két határérték között tartja a feszültséget, melyekből az egyik 0 V. E két határérték közötti átlagfeszültséget pedig a jel kitöltési tényezőjének változtatásával lehet beállítani.)

Tudvalevő, hogy a golyó és a mágneses pólus távolsága befolyásolja a mágnes mezőt és ezzel az induktivitást. Ez az összefüggés a kulcsa annak, hogy hogyan lehet az áramerősség változtatásának figyelemmel kísérésével az elektromágnes és a golyó egymáshoz való távolságát meghatározni. Ehhez egy újonnan fejlesztett algoritmus segítségével dolgozzák fel az áramkör jeleit, melyből kiszámolják a szükséges változtatásokat, így a PWM szabályzó más és más átlagfeszültségek beállításával változtatja a golyó és az elektromágnes közötti távolságot. A konstrukció olcsó és sorozatban gyártható.