Магнитная опора для стабилизации положения вала

)Я П -с,уЦ.) фИ",рй 1 д ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН ПАТЕНТУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Кернфоршунгсанлаге Юлих ГмбХ (1)Е) (72) Иохан Кристиан Фремерей и Альбрехт Веллер (РЕ)(54) МАГНИТНАЯ ОПОРА ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЛОЖЕНИЯ ВАЛА(57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к магнитнойопоре для стабилизации положения вала. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристики упрощение конструкцииМагнитныйпоток, выходящий от полюсных поверхностей, пронизывает расположенную взазоре медную пластину из ненамагниавЗОв) 1299522 А 3 чиваемого материала с высокой электропроводностью. Подвижная часть опоры (ПЧО) со своими полюсными поверхностями, расположенными параллельнок поверхности пластины, движется параллельно к пластине, В пластине наводятся электрические напряжения сориентацией, перпендикулярной к направлению движения ПЧО, Часть пластины,находящаяся внутри щели, становится источником напряжения, Величинанаведенного напряжения пропорциональна скорости движения ПЧО. Демпфирование ПЧО достигается тем, что немагнитно пересекаемая эона материалапластины с хорошей электоопроводностью замыкает накоротко источникнапряжения, получившийся в зоне зазора. Использованная энергия потерь получается из энергии движения движущейся части опоры, При этом пластинанагревается, и движение подвижнойчасти опоры уменьшается, 2 з.п. ф-лы,2 ил.Изобретение относится к опорамдля стабилизации положения вала.Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристики упрощение конструкции. 5На фиг, 1 представлена магнитнаяопора для вращающегося вала; нафиг. 2 - пример использования предлагаемой магнитной опоры в системе опорс пассивной постоянно магнитной ра 10диальной опорой,Магнитная опора содержит вал 1 икорпус 2, в котором расположены электрические катушки 3 и 4. С электрическими катушками 3 и 4 соединенасистема датчиков 5 положения вала 1с регулятором 6, На валу 1 вдоль егооси смонтированы упорные диски 7 и 8,расположенные по отношению друг кдругу с зазором 9, По цилиндрическимповерхностям упорных дисков 7 и 8размещены постоянные магниты 10 и 11с осевой намагниченностью, В зазоре9 между постоянными магнитами 10 и 11 25и в корпусе 2 между электрическимикатушками 3 и 4 смонтирована пластина 12 из ненамагничиваемого материала с высокой электропроводимостью,охватывающая вал 1 с зазором. Периферийная часть 13 пластины у корпусавыполнена утолщенной.Корпус 2 может быть выполнен в виде цилиндрической втулки из материала с высокой магнитной проводимостьюс загнутыми внутрь бортами 14 и 15,параллельными валу 1.Магнитные поля, возникающие припротекании тока, кольцевыми электрическими катушками 3 и 4 создают при40противоположно направленном прохождении тока в катушках осевое усилие,которое в зависимости от направлениятока в катушках воздействует в одномили в другом направлении аксиальнона вал 1 и упорные диски 7 и 8.45Система датчиков 5 выдает электрические сигналы, пропорциональные отклонениям вала от его заданного осевогоположения, Сигналы системы датчиков 5 усиливаются регулятором 6 иопределяют направление и силу токав катушках 3 и 4, Вызываемое благодаря этому с помощью катушек осевоеусилие на упорные диски протйводействует осевому отклонению вала 1 из заданного положения, измеряемому системой датчиков 5. При достижении заданного положения ток больше не течет. Между рабочими поверхностями 16 и 17 полюсов постоянных магнитов 10 и 11 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 помошью 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 энергииполучаются из энергии движения вращающегося тела и уменьшают ее, причем пластина 12 нагревается. Чтобысоздать во внешней зоне пластины 12в свободном от магнитного поля пространстве, возможно малое электрическое сопротивление. Периферийнаячасть 13 пластины 12 имеет вне зазо -ра 9 утолщение. Благодаря этому утолщению могут быть достигнуты в пластине 12 значительные токи короткого замыкания, ведущие при одинаковом повеличине наведенном напряжении к существенно большей мощности демпфирования по сравнению с неутолщеннымипластинами,Расположение кольцевых постоянныхмагнитов 1 О и 11 в последовательномсоединении ведет к оптимальному КПДдля катушек 3 и 4., которые корректируют отклонения вала. Магнитный момент высококоэрцитивного постоянномагнитного материала таков, что емуне причиняется вреда ни магнитнымиполями катушек 3, 4, ни магнитным полем, проникающим извне элемента опоры.Корпус 2 из материала с высокоймагнитной проводимостью образует магнитный экран элемента опоры, который,с одной стороны, защищает от внешнихвозмущающих магнитный полей, и, с1299522 другой стороны, также предотвращает возмущающее магнитное влияние на соседние устройства в окружении магнитной опоры, возникающее из-за сильного магнитного поля самой магнитной 5 опоры.Специальное применение магнитной опоры (фиг. 2) показывает пассивную постоянно магнитную опорную систему для маховика 19 с двумя пассивными 10 постоянно магнитными радиальными опорами 20 и 21, имеющими известным образом постоянные магниты 22 и 23 с радиально отталкивающим (радиальная опора 20) или с аксиально притягивающим (радиальная опора 21) действием. В примере исполнения постоянные магниты 22 расположены стационарно, постоянные магниты 23 образуют с валом 1 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 занимают в направлении оси вала 1 симметричную позицию относительно стационарных постоянных магнитов 22, значительную осевую нестабильность, которая выводит роторную систему в од 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. 1).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 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 противо- состоянием одинаковых по форме поверхностей полюсов постоянных магнитов 10 и 11 и намагничиваемых кольцевых 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 1 О 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 независимых друг от друга направлениях оси (одно осевое, два радиальных). формула изобретения 1. Магнитная опора для стабилизации положения вала, содержащая вал и корпус, в котором расположены электрические 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 по меньшей мере двумя смонтированными на валу вдоль его оси с зазором по отношению друг к другу упорными дисками, по цилиндрическим поверхностям которыхразмещены постоянные магниты с осевой намагниченностью, а также смонтированной в корпусе между электрическими катушками, размещенной в зазоре между постоянными магнитами и охватывающей вал с зазором пластиной из ненамагничиваемого материала с высокой электропроводимостью.2. Опора по и. 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 пп. 1 и 2, о т л и - 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 б 2 Составитель Т. Хро Техред М.Моргентал актор к писк каз 907/64 Госу делам осква,Проектная, 4 графическое предприятие, г. Ужгор роизводственн ВНИИПИпо13035,Тираж 760 рственного зобретений Ж, Рауш комитета СССРи открытийкая наб д. Ц 5 Корректор И. Демчи