C) MANCAIS MAGNÉTICOS
Mancais magnéticos operam sem contato mecânico entre os componentes que possuem movimento relativo, o rotor e o estator. Seu princípio de funcionamento se baseia em forças de campo magnético que, controladas em malha fechada, fazem levitar o rotor no centro do estator. Estes mancais permitem operação em altas velocidades de rotação, uma vez que não apresentam perdas por atrito. Devido à grande folga entre as partes, comparada à folga dos mancais de filme fluido, os mancais magnéticos podem ser utilizados em máquinas para a usinagem em altíssimas velocidades de corte (Stoeterau, 1999). A figura 24 mostra um mancal magnético.
Figura 24 – Mancal magnético.
Os mancais magnéticos são constituídos por dois componentes básicos, o mancal como componente mecânico e o sistema de controle. Na operação do mancal, sensores de posição medem e monitoram a distância entre o rotor e o estator. Quando é detectada uma variação nesta distância, o sistema de controle gera um sinal correspondente a esta variação, que alterará as forças eletromagnéticas sobre o rotor de modo a colocá-lo novamente na posição de equilíbrio no centro do mancal. Este monitoramento acontece tanto na direção radial quanto na direção axial do cabeçote.
Para proteger os mancais magnéticos de sobrecargas ou falhas no sistema de controle, estes são equipados com mancais de rolamento auxiliares. Estes mancais de rolamento são montados com aproximadamente metade da folga usual do mancal magnético. Desta forma, a condição de não haver contato mecânico entre os elementos móveis é mantida. Caso ocorra algum problema, antes de colocar todo o sistema mecânico do mancal em colapso, o rotor se apóia nos mancais de rolamento, que permitem que este continue girando até que seja totalmente parado.
As características dinâmicas dos mancais magnéticos são muito diferentes das encontradas em mancais puramente mecânicos. A rigidez e o amortecimento podem ser ajustados através do sistema de controle. Este ajuste vai depender da qualidade deste sistema de controle (Stoeterau, 1999). As principais desvantagens desse tipo de mancal são o custo, ainda muito elevado, e a geração de calor, que exige o emprego de sistemas de refrigeração. Em algumas aplicações, como em usinagem com altíssimas velocidades de corte, sua aplicação é muito difundida.