×
10.04.2015
216.013.3e5a

СИСТЕМА НА ГИБРИДНЫХ МАГНИТНЫХ ПОДШИПНИКАХ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в качестве подвеса ротора электрических машин. Технический результат: повышение срока службы, энергоэффективности системы. Система на магнитных подшипниках содержит вал, ротор, статор, установленный в рубашке охлаждения, корпус, подшипниковые щиты, осевой электромагнитный подшипник, пассивные радиальные магнитные подшипники, радиальный демпфер, датчики радиального и осевого положения ротора. Дополнительно введен осевой пассивный демпфер, состоящий из кольцевого постоянного магнита, намагниченного в осевом направлении, установленного в торцевой поверхности вала, и медного кольца, установленного в подшипниковом щите. Радиальный демпфер выполнен пассивным, состоящим из кольцевого постоянного магнита с радиальной намагниченностью и медной втулки. Датчики радиального положения ротора выполнены в виде датчиков Холла, установленных перпендикулярно внешней поверхности медной втулки, а датчики осевого положения ротора выполнены в виде датчиков Холла, установленных перпендикулярно торцевой поверхности медного кольца. 1 ил.
Основные результаты: Система на магнитных подшипниках, содержащая вал, ротор, статор, установленный в рубашке охлаждения, корпус, подшипниковые щиты, осевой электромагнитный подшипник, пассивные радиальные магнитные подшипники, радиальный демпфер, датчики радиального и осевого положения ротора, отличающаяся тем, что введен осевой пассивный демпфер, состоящий из кольцевого постоянного магнита, намагниченного в осевом направлении, установленного в торцевой поверхности вала, и медного кольца, установленного в подшипниковом щите, при этом радиальный демпфер выполнен пассивным, состоящим из кольцевого постоянного магнита с радиальной намагниченностью и медной втулки, причем медная втулка плотно прилегает к внутренней поверхности рубашки охлаждения, при этом датчики радиального положения ротора выполнены в виде датчиков Холла, установленных перпендикулярно внешней поверхности медной втулки, а датчики осевого положения ротора выполнены в виде датчиков Холла, установленных перпендикулярно торцевой поверхности медного кольца.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в качестве подвеса ротора электрических машин.

Известен вертикальный электродвигатель с газодинамической левитацией ротора [патент РФ №14703, кл. Н02К 29/00, 2000 г.], содержащий цилиндрический ротор, насаженный на вал, верхняя и нижняя цапфы которого установлены в радиальных подшипниках, жестко закрепленных в торцевых фланцах внешнего статора, на внутренней поверхности которого уложена трехфазная электрическая обмотка, а нижняя цапфа которого опирается на упорный механический подшипник, имеет воздушный винт, насаженный на верхнюю цапфу вала ротора.

Недостаток такой конструкции состоит в том, что левитационная способность газового подшипника в связи с малой вязкостью газов с увеличением зазора резко уменьшается, а также ограничены функциональные возможности управления, обусловленные сложностью демпфирования колебаний ротора в радиальном направлении.

Известна также синхронная электрическая машина с магнитным подвесом ротора [патент РФ №44773, кл. F16С 39/06, 2005 г.], содержащая статор и ротор, выполненный из немагнитного материала, с обмоткой возбуждения из сверхпроводящего материала, магнитные подшипники установлены на торцах статора.

Недостатком такого двигателя является сложность его конструкции и значительная нагрузка на радиальный подшипник.

Известна конструкция осевого гибридного магнитного подшипника ротора [патент CN №102900761 А, кл. F16C 32/04, 2013 г.], содержащая кольцевой Ш-образный электромагнит, в средней полюсе которого имеется вставка из постоянного магнита с осевой намагниченностью.

Недостатками данной конструкции являются низкая энергоэффективность, обусловленная энергопотреблением радиальных магнитных подшипников, технологическая сложность сборки.

Известна конструкция аппарата на магнитных подшипниках [патент US 5739609 А, кл. Н02К 7/09, 1998 г.], содержащая ротор, находящийся в двух радиальных и одном осевом электромагнитном подшипнике, а также кольцевые подшипники скольжения, выступающие в качестве страховочных подшипников.

Недостатками данной конструкции являются высокие массогабаритные показатели электромагнитных подшипников, а также низкая энергоэффективность, обусловленная энергопотреблением радиальных магнитных подшипников, технологическая сложность сборки.

Известно устройство магнитной левитации и контроля гибридного магнитного подшипника [заявка на патент US 2012/0139375 A1, кл. Н02К 7/09, 2012 г.], содержащее ротор, датчики положения ротора, П-образный кольцевой электромагнит, в полюсах которого имеются вставки из двух радиально намагниченных постоянных магнитов прямоугольной формы и одного аксиально намагниченного постоянного магнита прямоугольной формы.

Недостатками данной конструкции являются высокие массогабаритные показатели гибридных магнитных подшипников, а также значительная нагрузка на гибридный магнитный подшипник и технологическая сложность сборки.

Известна конструкция гибридного магнитного подвеса ротора детандер-компрессора [Ульянов Ю.М., Мартиненко Г.Ю., Смирнов М.М. Система управлшня осьовим рухом ротора на комбшованому магштному пiдвici з пасивними радiальними i активним осьовим пiдшипниками // Зб. наук. пр. - X.: УкрДАЗТ, 2008. - Вип.97. - С.107-118.], содержащая один осевой электромагнитный подшипник и два радиальных магнитных подшипника на постоянных магнитах.

Недостатками указанной конструкции являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствие демпфирования колебаний ротора в радиальном направлении, значительные массогабаритные показатели осевого электромагнитного подшипника и значительные нагрузки на него.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату является конструкция системы на магнитных подшипниках [Электронный ресурс URL: https://www.google.ru/url?q=http://www.maglev.ir/eng/documents/papers/confere nces/maglev2004/topic10/IMT-_CP_М2004_T10_1.pdf&sa=U&ei=hkUpU97HJO GB4gTMlIDYBw&ved=0CB8QFjAA&sig2=KOgl-eYT2Hsx-u8RBBeTfO&usg=AFQjCNF60wfvfEuxlz9Z4fc5XrlDDzYaSg (дата обращения 19.03.2014)], содержащая вал, ротор, статор, установленный в рубашке охлаждения, корпус, подшипниковые щиты, осевой электромагнитный подшипник, пассивные радиальные магнитные подшипники, выполненные из набора кольцевых постоянных магнитов, намагниченных в осевом направлении, активный радиальный демпфер, датчики радиального и осевого положения ротора.

Недостатками указанной конструкции являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью синтеза радиального демпфера и радиальных датчиков положения ротора в единой конструкции, низкой энергоэффективностью, вызванной применением активного радиального демпфера, и значительными массогабаритными показателями, и низкая надежность.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей благодаря синтезу радиального демпфера и радиальных датчиков положения ротора в единой конструкции, минимизация массогабаритных показателей за счет применения радиального пассивного демпфера.

Техническим результатом является повышение ресурса работы, энергоэффективности системы на гибридных магнитных подшипниках, а также возможность получения данных о положении ротора, его вибрациях и колебаниях непосредственно с радиального пассивного демпфера.

Поставленная задача решается и указанный результат достигается тем, что в системе на магнитных подшипниках, содержащей вал, ротор, статор, установленный в рубашке охлаждения, корпус, подшипниковые щиты, осевой электромагнитный подшипник, пассивные радиальные магнитные подшипники, радиальный демпфер, датчики радиального и осевого положения ротора, согласно изобретению введен осевой пассивный демпфер, состоящий из кольцевого постоянного магнита, намагниченного в осевом направлении, установленного в торцевой поверхности вала, и медного кольца, установленного в подшипниковом щите, при этом радиальный демпфер выполнен пассивным, состоящим из кольцевого постоянного магнита с радиальной намагниченностью и медной втулки, причем медная втулка плотно прилегает к внутренней поверхности рубашки охлаждения, при этом датчики радиального положения ротора выполнены в виде датчиков Холла, установленных перпендикулярно внешней поверхности медной втулки, а датчики осевого положения ротора выполнены в виде датчиков Холла, установленных перпендикулярно торцевой поверхности медного кольца.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен продольный разрез системы на гибридных магнитных подшипниках.

Предложенное устройство содержит вал 1, ротор 2, статор 3, установленный в рубашке охлаждения 4, корпус 5, первый подшипниковый щит 6, второй подшипниковой щит 7, осевой электромагнитный подшипник 8, установленный в первом подшипниковом щите 6, пассивный осевой демпфер 9, состоящий из кольцевого постоянного магнита 10, намагниченного в осевом направлении, установленного в торцевой поверхности вала 1, и медного кольца 11, установленного во втором подшипниковом щите 7, пассивные радиальные магнитные подшипники 12, состоящие из подвижных колец 13, установленных на валу 1, и неподвижных колец 14, установленных в корпусе 5, пассивный радиальный демпфер 15, состоящий из кольцевого постоянного магнита 16 с радиальной намагниченностью, установленного на валу 1, и медной втулки 17, плотно прилегающей к рубашке охлаждения 4, датчики радиального положения ротора 18, выполненные в виде датчиков Холла, установленных перпендикулярно внешней поверхности медной втулки 17, датчики осевого положения ротора 19, выполненные в виде датчиков Холла, установленных перпендикулярно торцевой поверхности медного кольца 11.

Устройство работает следующим образом. Бесконтактное вращение вала 1 с ротором 2 обеспечивается осевым электромагнитным подшипником 8, пассивными радиальными магнитными подшипниками 12, состоящими из подвижных колец 13, установленных на валу 1, и неподвижных колец 14, между подвижными кольцами 13 и неподвижными кольцами 14 возникают силы отталкивания, которыми обеспечивается подвес ротора 2 в радиальном направлении, в осевом направлении подвес ротора обеспечивается осевым электромагнитным подшипником 8. При появлении колебаний и вибраций вала 1 с ротором 2, обусловленных, например, переходом ротора 2 через первую критическую скорость или несимметричными короткими замыканиями, кольцевой постоянный магнит 16 с радиальной намагниченностью, установленный на валу 1, начинает колебаться относительно медной втулки 17, плотно прилегающей к рубашке охлаждения 4. В медной втулке 17 при этом наводятся вихревые токи, тем самым гасится энергия колебаний и вибраций и обеспечивается устойчивое вращение ротора на гибридных магнитных подшипниках. Кроме этого, датчики радиального положения ротора 18, выполненные в виде датчиков Холла, установленных перпендикулярно внешней поверхности медной втулки 17, фиксируют величину напряженности магнитного поля, наведенного в медной втулке 17, по величине которой возможно судить о колебаниях и вибрациях вала 1, а также о положении ротора, тем самым достигается синтез радиального демпфера и радиальных датчиков положения ротора в единой конструкции. Минимизация тепловых потерь, создаваемых в медной втулке 15 вихревыми токами, обеспечивается прохождением хладагента через рубашку охлаждения 5. При появлении осевых колебаний вала 1 с ротором 2 кольцевой постоянный магнит 10, намагниченный в осевом направлении, установленный в торцевой поверхности вала 1, начинает колебаться относительно медного кольца 11, установленного во втором подшипниковом щите. Кроме этого, датчики осевого положения ротора 19, выполненные в виде датчиков Холла, установленных перпендикулярно торцевой поверхности медного кольца 11, фиксируют величину напряженности магнитного поля, наведенного в медном кольце 11, по величине которой возможно судить о колебаниях и вибрациях вала 1, а также о положении ротора, тем самым достигается синтез осевого пассивного демпфера и осевых датчиков положения ротора в единой конструкции.

Итак, заявляемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности благодаря синтезу радиального демпфера и радиальных датчиков положения ротора в единой конструкции, минимизировать массогабаритные показатели системы на гибридных магнитных подшипниках за счет применения радиального пассивного демпфера.

В результате повышается надежность, энергоэффективность системы на гибридных магнитных подшипниках, а также обеспечивается получение информации о положении ротора, его вибрациях и колебаниях непосредственно с радиального пассивного демпфера.

Система на магнитных подшипниках, содержащая вал, ротор, статор, установленный в рубашке охлаждения, корпус, подшипниковые щиты, осевой электромагнитный подшипник, пассивные радиальные магнитные подшипники, радиальный демпфер, датчики радиального и осевого положения ротора, отличающаяся тем, что введен осевой пассивный демпфер, состоящий из кольцевого постоянного магнита, намагниченного в осевом направлении, установленного в торцевой поверхности вала, и медного кольца, установленного в подшипниковом щите, при этом радиальный демпфер выполнен пассивным, состоящим из кольцевого постоянного магнита с радиальной намагниченностью и медной втулки, причем медная втулка плотно прилегает к внутренней поверхности рубашки охлаждения, при этом датчики радиального положения ротора выполнены в виде датчиков Холла, установленных перпендикулярно внешней поверхности медной втулки, а датчики осевого положения ротора выполнены в виде датчиков Холла, установленных перпендикулярно торцевой поверхности медного кольца.
СИСТЕМА НА ГИБРИДНЫХ МАГНИТНЫХ ПОДШИПНИКАХ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 141 items.
10.01.2013
№216.012.1a80

Линейный шаговый двигатель (варианты)

Изобретение относится к электротехнике, к линейным шаговым двигателям (ЛШД), и может быть использовано преимущественно в устройствах ввода - вывода. Технический результат состоит в расширении функциональных и технологических возможностей ЛШД и упрощении его конструкции за счет применения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472276
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.02.2013
№216.012.28a8

Высокоскоростная магнитоэлектрическая машина с вертикальным валом

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в высокоскоростных магнитоэлектрических машинах. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в расширении функциональных возможностей высокоскоростных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475928
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.03.2013
№216.012.3136

Ультрамелкозернистые алюминиевые сплавы для электротехнических изделий и способы их получения (варианты)

Изобретение относится к области получения алюминиевых сплавов и может быть использовано для изготовления изделий электротехнического назначения. Для повышения механической прочности и электрической проводимости в алюминиевых сплавах системы Al-Mg-Si формируют два типа ультрамелкозернистой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478136
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.04.2013
№216.012.3ae4

Способ изготовления антифрикционного слоя вкладышей подшипников скольжения

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к созданию поверхностного слоя с особыми свойствами на металлических изделиях типа тел вращения с помощью обкатки, выглаживания, дорнования или виброобработки, и может быть использовано для изготовления и ремонта вкладышей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480637
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.40f8

Износостойкий композиционный материал с эвтектическим инфильтрантом

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к композиционным материалам для вставок буровых шарошечных долот. Композиционный материал содержит каркас из карбида титана и инфильтрант - сплав эвтектического состава с краевым углом смачивания менее 90°, содержащий кобальт 12-20%; хром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482202
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.06.2013
№216.012.50ca

Способ получения ультрамелкозернистой заготовки лопатки гтд из титановых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке титановых сплавов, и может быть использовано в авиадвигателестроении при получении заготовок лопаток газотурбинных двигателей (ГТД). Способ получения заготовки лопатки ГТД с ультрамелкозернистой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486275
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.07.2013
№216.012.595d

Аэродинамическое транспортное средство и способ его управления

Изобретение относится к области транспортной техники, в частности к транспортным средствам, работающим на энергии сжатого воздуха. Аэродинамическое транспортное средство содержит компрессор, соединенный с пневмотрубой, грузовую или пассажирскую платформу, электродвигатели, установленные в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488498
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.08.2013
№216.012.6195

Образец для испытания диффузионного соединения листовых заготовок на сдвиг, способ его изготовления и испытания

Изобретение относится к испытательной технике. Образец содержит две соединенные внахлест пластины, образующие диффузионное соединение и имеющие совмещенные с ними накладки, расположенные с противоположных от соединения сторон. Сумма толщин первой пластины и совмещенной с ней первой накладки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490613
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.696e

Способ определения экологического состояния водоемов

Измеряют гидробиологические показатели - индекс сапробности по Пантле и Букку в модификации Сладечек. Одновременно измеряют гидрохимические показатели - водородный показатель, химическое потребление кислорода, концентрация растворенного кислорода и электропроводность. Рассчитывают сводный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492641
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.10.2013
№216.012.7a5d

Способ изготовления моноблочного лопаточного диска

Изобретение может быть использовано при изготовлении моноблочного лопаточного диска (блиска), преимущественно, для ротора газотурбинного двигателя. Получают лопатку с выступом, параметры которого обеспечивают присоединение к диску посредством линейной сварки трением. На лопатке выполняют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496987
Дата охранного документа: 27.10.2013
Showing 1-10 of 191 items.
10.01.2013
№216.012.1a80

Линейный шаговый двигатель (варианты)

Изобретение относится к электротехнике, к линейным шаговым двигателям (ЛШД), и может быть использовано преимущественно в устройствах ввода - вывода. Технический результат состоит в расширении функциональных и технологических возможностей ЛШД и упрощении его конструкции за счет применения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472276
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.02.2013
№216.012.28a8

Высокоскоростная магнитоэлектрическая машина с вертикальным валом

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в высокоскоростных магнитоэлектрических машинах. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в расширении функциональных возможностей высокоскоростных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475928
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.03.2013
№216.012.3136

Ультрамелкозернистые алюминиевые сплавы для электротехнических изделий и способы их получения (варианты)

Изобретение относится к области получения алюминиевых сплавов и может быть использовано для изготовления изделий электротехнического назначения. Для повышения механической прочности и электрической проводимости в алюминиевых сплавах системы Al-Mg-Si формируют два типа ультрамелкозернистой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478136
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.04.2013
№216.012.3ae4

Способ изготовления антифрикционного слоя вкладышей подшипников скольжения

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к созданию поверхностного слоя с особыми свойствами на металлических изделиях типа тел вращения с помощью обкатки, выглаживания, дорнования или виброобработки, и может быть использовано для изготовления и ремонта вкладышей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480637
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.40f8

Износостойкий композиционный материал с эвтектическим инфильтрантом

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к композиционным материалам для вставок буровых шарошечных долот. Композиционный материал содержит каркас из карбида титана и инфильтрант - сплав эвтектического состава с краевым углом смачивания менее 90°, содержащий кобальт 12-20%; хром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482202
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.06.2013
№216.012.50ca

Способ получения ультрамелкозернистой заготовки лопатки гтд из титановых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке титановых сплавов, и может быть использовано в авиадвигателестроении при получении заготовок лопаток газотурбинных двигателей (ГТД). Способ получения заготовки лопатки ГТД с ультрамелкозернистой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486275
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.07.2013
№216.012.595d

Аэродинамическое транспортное средство и способ его управления

Изобретение относится к области транспортной техники, в частности к транспортным средствам, работающим на энергии сжатого воздуха. Аэродинамическое транспортное средство содержит компрессор, соединенный с пневмотрубой, грузовую или пассажирскую платформу, электродвигатели, установленные в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488498
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.08.2013
№216.012.5d55

Способ получения износостойкого покрытия на основе интерметаллида системы ti-al

Изобретение относится к получению износо-, ударо-, тепло-, трещино- и коррозионностойких покрытий и может быть использовано в машиностроении для повышения надежности и деталей машин и инструмента. Обрабатываемую деталь размещают в вакуумной камере установки, содержащей плазменный источник с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489514
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.08.2013
№216.012.6195

Образец для испытания диффузионного соединения листовых заготовок на сдвиг, способ его изготовления и испытания

Изобретение относится к испытательной технике. Образец содержит две соединенные внахлест пластины, образующие диффузионное соединение и имеющие совмещенные с ними накладки, расположенные с противоположных от соединения сторон. Сумма толщин первой пластины и совмещенной с ней первой накладки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490613
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.696e

Способ определения экологического состояния водоемов

Измеряют гидробиологические показатели - индекс сапробности по Пантле и Букку в модификации Сладечек. Одновременно измеряют гидрохимические показатели - водородный показатель, химическое потребление кислорода, концентрация растворенного кислорода и электропроводность. Рассчитывают сводный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492641
Дата охранного документа: 20.09.2013
+ добавить свой РИД