Tecnologia de rolamentos magnéticosMancais ou rolamentos magnéticos têm sido utilizados em uma grande variedade de áreas da indústria por mais de uma década, com benefícios que incluem apoio ao rotor sem contato, sem lubrificação e sem atrito.

Rolamentos convencionais mecânicos, do tipo que fisicamente interagem com o eixo e requerem alguma forma de lubrificação, podem ser substituídos por uma tecnologia de rolamentos magnéticos, que suspende um rotor em um campo magnético, o que elimina as perdas por atrito.

Existem dois tipos de tecnologias de rolamentos magnéticos em uso hoje: passiva e ativa.

Rolamentos passivos são semelhantes aos mancais mecânicos em que nenhum controle ativo é necessário para a operação. Em sistemas ativos, sensores sem contato de posição continuamente monitoram a posição do eixo e alimentam essa informação para um sistema de controle. Este, por sua vez, com base na resposta comandada pelo sistema, flui para o atuador através de amplificadores de corrente. Essas correntes são convertidas para as forças magnéticas pelo atuador e agem sobre o rotor para ajustar a posição e proporcionar amortecimento.
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Outras vantagens de mancais magnéticos incluem:

Nenhum atrito
Nenhuma lubrificação
Sem contaminação por óleo
Baixo consumo de energia
Capacidade para operar dentro de uma ampla faixa de temperatura
Não há necessidade de bombas, selos, filtros, tubulações ou tanques refrigeradores
Local de trabalho amigável para o meio ambiente
Economia significativa de custo
Na prática, estas atrações são equilibradas de modo a manter uma distância entre o eixo (rotor) e as partes estáticas (estator). A função do rolamento magnético é localizar o eixo de rotação do eixo no centro, reagindo a qualquer variação de carga (forças de perturbação externa.

Rotores flutuantes poderiam aumentar a eficiência do compressor?

Compressores centrífugos tradicionais são baseados em drives de baixa velocidade, engrenagens mecânicas e rolamentos de óleo de filme, resultando em altos custos de funcionamento por causa de suas grandes perdas, desgaste e necessidade de manutenção.

Esta unidade de novo compressor utiliza um motor de magneto permanente, operando a uma eficiência de cerca de 97%, para dirigir um rotor “flutuante” sobre mancais magnéticos, que gira o impulsor compressor a velocidades de cerca de 60 mil RPM.

Essas unidades experimentam quase nenhum atrito ou desgaste e precisam de pouca manutenção. Eles também minimizam o risco de contaminação com óleo e resultam em compressores que são cerca de metade do tamanho de desenhos tradicionais.

Tecnologia de rolamentos magnéticosComo funcionam os mancais magnéticos

Mancais magnéticos são, basicamente, um sistema de rolamentos que proporciona operação sem contato, praticamente eliminando o atrito de rotação de sistemas mecânicos.

Sistemas de rolamentos magnéticos possuem vários componentes. Os componentes mecânicos consistem em eletromagnetos, sensores de posição e do rotor. A parte eletrônica consiste de um conjunto de amplificadores de potência que fornecem corrente para eletromagnetos. Um controlador funciona com os sensores de posição que fornecem retorno para controlar a posição do rotor no interior da abertura.

O sensor de posição registra uma alteração na posição do eixo (rotor). Esta mudança de posição é comunicada de volta para o processador, onde o sinal é processado e o controlador decide qual deve ser a resposta, e em seguida, inicia uma resposta para o amplificador. Essa resposta deve, então, aumentar a força magnética no eletroimã correspondente, a fim de trazer o eixo de volta para o centro. Num sistema típico, a folga radial pode variar de 0,5 a 1 milímetro.

Esse processo se repete uma e outra vez. Para a maioria das aplicações, a taxa de amostragem é de 10 mil vezes por segundo ou 10 kHz. A taxa de amostragem é alta, porque o circuito é inerentemente instável. À medida que o rotor se aproxima do ímã, a força aumenta. O sistema tem de ajustar continuamente a força magnética proveniente dos eletroimãs, a fim de segurar o rotor na posição desejada.