Магнітна опора для стабілізації положення вала

Изобретение относится к машиностроению, в частности к магнитной опоре для стабилизации положения вала. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик и упрощение конструкции. Магнитный поток, выходящий от полюсных поверхностей, пронизывает расположенную в зазоре медную пластину из ненамагни чиваемого материала с высокой электропроводностью. Подвижная часть опоры (ПЧО) со своими полюсными поверхностями, расположенными параллельно к поверхности пластины, движется параллельно к пластине. В пластине наводятся электрические напряжения с ориентацией, перпендикулярной к направлению движения ПЧО. Часть пластины, находящаяся внутри шели,становится источником напряжения. Величина наведенного напряжения пропорциональна скорости движения ПЧО, Демпфирование ПЧО достигается тем, что немагнитно пересекаемая зона материала пластины с хорошей электропроводностью замыкает накоротко источник • напряжения, получившийся в зоне зазора. Использованная энергия потерь получается из энергии движения движущейся части опоры. При этом пластина нагревается, и движение подвижной части опоры уменьшается. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. 1щ со ел го Ьи -** 1299522 Изобретение относится к опорам для стабилизации положения вала. Целью изобретения является улучше'ние эксплуатационных характеристик и упрощение конструкции. На фиг. 1 представлена магнитная опора для вращающегося вала; на фиг. 2 - пример использования предлагаемой магнитной опоры в системе опор с пассивной постоянно магнитной ра- 10 диальной опорой. Магнитная опора содержит вал I и корпус 2, в котором расположены электрические катушки 3 и 4. С электри\5 ческими катушками 3 и 4 соединена система датчиков 5 положения вала 1 с регулятором 6. На валу I вдоль его оси смонтированы упорные диски 7 и 8, расположенные по отношению друг к другу с зазором 9. По цилиндрическим поверхностям упорных дисков 7 и 8 размещены постоянные магниты 10 и 11 с осевой намагниченностью. В зазоре 9 между постоянными магнитами 10 и 11 25 и в корпусе 2 между электрическими катушками 3 и 4 смонтирована пластина 12 из ненамагничиваемого материала с высокой электропроводимостью, охватывающая вал 1 с зазором. Периферийная часть 13 пластины у корпуса 30 выполнена утолщенной. Между рабочими поверхностями 16 и 17 полюсов постоянных магнитов 10 и J1 создается интенсивный магнитный поток. Выходящий из поверхностей 16 и 17 полюсов магнитный поток пронизывает в направлении 18 потока входящую внутрь зазора 9 пластину 12 так, что при радиальном движении вала 1 в пластине 12 наводится напряжение. Тем самым, находящаяся внутри зазора 9, часть пластины 12 представляет источник напряжения, причем величина наведенного напряжения пропорциональна радиальной скорости движения подвижной части опоры. Выходящая из зазора 9 часть пластины 12 не пронизывается магнитным потоком. В этом свободном от магнитного поля пространстве не наводится никакого электрического напряжения. С помощью этой внешней части пластины 12 замыкается накоротко источник напряжения, созданный в зоне пластины, находящейся внутри зазора. Связанные с протекающим при этом током короткого замыкания потери энергии получаются из энергии движения вращающегося тела и уменьшают ее, причем пластина 12 нагревается» Чтобы создать во внешней зоне пластины 12 в свободном от магнитного поля пространстве , возможно малое электриКорпус 2 может быть выполнен в вическое сопротивление. Периферийная де цилиндрической втулки из материачасть 13 пластины 12 имеет вне зазола с высокой магнитной проводимостью 35 ра 9 утолщение. Благодаря этому утолс загнутыми внутрь бортами 14 и 15, щению могут быть достигнуты в пластипараллельными валу 1. не 12 значительные токи короткого заМагнитные поля, возникающие при мыкания, ведущие при одинаковом по протекании тока, кольцевыми электривеличине наведенном напряжении к суческими катушками 3 и к создают при противоположно направленном прохожде- 40 щественно большей мощности демпфирования по сравнению с неутолщенными нии тока в катушках осевое усилие, пластинами. которое в зависимости от направления Расположение кольцевых постоянных тока в катушках воздействует в одном магнитов 10 и 11 в последовательном или в другом направлении аксиально 45 соединении ведет к оптимальному КПД на вал 1 и упорные диски 7 и 8. для катушек 3 и 4, которые корректиСистема датчиков 5 выдает электрируют отклонения ва.ра. Магнитный моческие сигналы, пропорциональные отмент высококоэрцитивного постоянно клонениям вала от его заданного осемагнитного материала таков, что ему вого положения. Сигналы системы дат50 не причиняется вреда ни магнитными чиков 5 усиливаются регулятором 6 и полями катушек 3, 4, ни магнитным поопределяют направление и силу тока лем, проникающим извне элемента опов катушках 3 и 4. Вызываемое благодары. ря этому с помощью катушек осевое Корпус 2 из материала с высокой усилие на упорные диски противодействует осевому отклонению вала 1 из за - 55 магнитной проводимостью образует магнитный экран элемента опоры, который, данного положения, измеряемому систес одной стороны, защищает от внешних мой датчиков 5. При достижении заданвозмущающих магнитный полей, и, с ного положения ток больше не течет. 299522 другой стороны, также предотвращает возмущающее магнитное влияние на с о седние устройства в окружении магнитной опоры, возникающее и з - з а сильного магнитного поля самой магнитной опоры. Специальное применение магнитной опоры (фиг. 2) показывает пассивную постоянно магнитную опорную систему для маховика 19 с двумя пассивными ' постоянно магнитными радиальными опорами 20 и 2 1 , имеющими известным образом постоянные магниты 22 и 2 3 с радиально отталкивающим (радиальная опора 20) или с аксиально притягиваю-'5 щим (радиальная опора 21) действием. В примере исполнения постоянные магниты 22 расположены стационарно, постоянные магниты 23 образуют с валом I и маховиком 19 в качестве роторной 20 системы движущуюся часть опоры. Такая система магнитных опор для роторной системы имеет в своем нейтральном положении, т . е . тогда, когда подвижные постоянные магниты 23 занима- ^5 ют в направлении оси вала I симметричную позицию относительно стационарных постоянных магнитов 22, значительную осевую нестабильность, к о торая выводит роторную систему в од- 30 ну или другую сторону из нейтрального положения. Эта нестабильность устраняется магнитной опорой 24, которая управляется системой датчика 5 позиций с регулятором 6 таким же образом, 35 как и описываемая (фиг. ] ) . Магнитная опора содержит единственный, торроидально замкнутый постоянно магнитный контур. Прохождение потока (фиг. 1) отмечено замкнутыми 40 линиями, обозначающими направление 18 потока. Регулятор обеспечивает получение демпфирующих усилий, которые противодействуют независимо от соответст- ^5 вующих осевых позиций всем осевым движениям, в особенности осевым колебаниям упорных дисков опоры. Радиальное центрирование упорных дисков по отношению к бортам 14 и 15 50 опоры обеспечивается близким противосостоянием одинаковых по форме поверхностей полюсов постоянных магнитов 10 и 11 и намагничиваемых коль цевых бортов 14 и 15 опоры» которые выполняются преимущественно из железа. Радиальное демпфирование создается с помощью пластины 12 и ненамагничиваемого материала с хорошей электропроводимостью, преимущественно из меди, стационарно установленной между постоянными магнитами 10 и 11 опоры. При радиальных движениях вала опоры в участках пластины 12, пронизываемых магнитным потоком, наводятся электрические напряжения, Таким образом, магнитная опора обеспечивает бесконтактные противодействующие или центрирующие усилия и демпфирующие усилия в трех н е з а в и симых друг от друга направлениях оси (одно осевое, два радиальных). Ф о р м у л а и з о б р е - т е к к я 1. Магнитная опора для стабилизации положения вала, содержащая вал и корпус, в котором расположены э л е к трические катушки, а также соединенную с ними систему датчиков положения вала, регулятор и постоянные магниты, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик и упрощения конструкции, она снабжена но меньшей мере двумя смонтированными на валу вдоль его оси с зазором по отношению ДРУГ к другу упорными дисками, по цилиндрическим поверхностям которых размещены постоянные магниты с о с е вой намагниченностью, а также смонтированной в корпусе между электрическими катушками, размещенной в зазоре между постоянными магнитами и охватывающей вал с зазором ппастп ной из ненамагничиваемого материала с высокой электропроводимостью, 2. Опора по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что периферийная часть пластины у корпуса выполнена утолщенной. 3. Опора по ил. I И 2, О т Л й ч а ю щ а я с я тем, что корпус выполнен в виде цилиндрической втулки из материала с высокой магнитной проницаемостью с загнутыми внутрь бортами, параллельными валу. 1299522 Редактор H. Гунько Составитель Т. Хромова Техред М.Иоргентал Заказ 907/64 Тирал^ 760 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35,.Раушская н а б . , д . 4/5 Корректор. М. ъДемчик Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, U