×
25.08.2017
217.015.afe5

Гистерезисный гиромотор

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002611070
Дата охранного документа
21.02.2017
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве гистерезисных гиромоторов для двухстепенных поплавковых гироскопов. Гистерезисный гиромотор содержит ротор с размещенным внутри статором, два газодинамических подшипника с подшипниковыми щитами, на поверхности которых выполнены отверстия, ротор выполнен из сплошного литого магнитотвердого материала, при этом ротор выполнен с кольцевым фланцем, на поверхности фланца равномерно расположены преимущественно шесть отверстий для его соединения с торцевыми поверхностями подшипниковых щитов крепежными элементами, проходящими через эти отверстия. Технический результат – повышение точности двухстепенного поплавкового гироскопа, в составе которого используется предлагаемый гиромотор. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве гистерезисных гиромоторов для двухстепенных поплавковых гироскопов.

Известен синхронный гистерезисный гиромотор [Гироскопические системы, ч. III. Элементы гироскопических приборов / Под редакцией Д.С. Пельпора.- М.: Высшая школа, 1988, с. 12], который состоит из статора, внутри которого на оси установлен ротор с активной частью. Активная часть ротора представляет собой цилиндрический шихтованный пакет из колец магнитотвердого материала.

Недостатком гиромотора является малый кинетический момент ротора. Кинетический момент ротора в значительной степени определяется его геометрическими размерами. Установка ротора внутри статора ограничивает эти размеры и, соответственно, ограничивает момент инерции. Кроме того, приведенная многозвенная конструкция ротора не удовлетворяет возросшим требованиям к точности современных гироприборов, так как неоднородность коэффициентов линейного расширения материалов наряду с недостатками, связанными с креплением пакета, не могут гарантировать стабильность центра масс ротора при воздействии климатических и механических факторов.

Известен также синхронный гистерезисный гиромотор (далее - гиромотор) [Гиродвигатели / Арбузов Ю.В. и др. / М.: Машиностроение, 1983, с. 38], который принимаем за прототип. Гиромотор содержит внутренний статор, закрепленный на неподвижной оси, наружный ротор, выполненный в виде обода из тяжелого сплава (викаллоя), на внутренней цилиндрической поверхности которого установлена шихтованная активная часть, и два газодинамических полусферических подшипника с подшипниковыми щитами, закрепленными винтами к ободу ротора.

Недостатком прототипа является малая точность работы гироскопа с такого типа гиромотором. Недостаток обусловлен следующим. Шихтованный из листов викаллоя активный пакет ротора завальцован на немагнитной втулке, которая установлена по посадке в обод ротора. Как составной шихтованный пакет, так и обе напряженные посадки обладают механической нестабильностью, приводящей к смещению центра масс. В случае же увеличения усилий посадки в пластинах викаллоя возникают упругие напряжения, вследствие которых сужается петля гистерезиса. При последующих температурных воздействиях происходят изменения магнитных свойств активной части ротора и, следовательно, токов и мощности гистерезисного гиромотора. Изменение же электрических параметров сопровождается нарушением теплового режима гиромотора и возникновением температурного дрейфа гироскопа. В ряде случаев изложенная природа нарушения магнитных характеристик приводит к выпадению ротора гиромотора из синхронизма или к появлению скольжения (псевдосинхронного режима). Таким образом, точность гироскопа, в составе которого используется такой гиромотор, ограничена нестабильностью центра масс многозвенного ротора и изменением его электрических параметров при температурных колебаниях окружающей среды.

Задачей настоящего изобретения является совершенствование технологического процесса изготовления гистерезисного гиромотора.

Достигаемый технический результат - повышение точности работы гироскопа, в составе которого используется предлагаемый гиромотор.

Поставленная задача решается тем, что в известном синхронном гистерезисном гиромоторе, содержащем ротор с размещенным внутри статором, два газодинамических подшипника с подшипниковыми щитами, ротор выполнен сплошным из литого магнитотвердого материала, с кольцевым фланцем, при этом на поверхности фланца равномерно расположены преимущественно шесть отверстий, для его соединения с торцевыми поверхностями подшипниковых щитов крепежными элементами (винтами или болтами), проходящими через эти отверстия.

Сущность изобретения поясняется чертежами фиг. 1-3.

На фиг. 1 изображен в разрезе синхронный гистерезисный гиромотор, в котором в качестве крепежных элементов, соединяющих фланец ротора с подшипниковыми щитами, применены винты;

на фиг. 2 - активная часть ротора;

на фиг. 3 - конструктивный вариант выполнения подшипниковых щитов.

Гиромотор, приведенный на фиг. 1, содержит статор 1, закрепленный на оси 2, активную часть 3 ротора с кольцевым фланцем 4, два подшипниковых щита 5, прикрепленных к фланцу 4 ротора винтами 6, два газодинамических подшипника 7.

Активная часть 3 ротора (фиг. 2) выполнена сплошной из литого магнитотвердого материала типа "Альни" и имеет в средней части наружной цилиндрической поверхности кольцевой фланец 4. Подшипниковые щиты 5 (фиг. 1) базируются в радиальном направлении по наружной поверхности активной части 3. В осевом направлении подшипниковые щиты 5 крепятся винтами 6 к торцевым поверхностям кольцевого фланца 4. В приведенном примере каждый щит крепится тремя винтами 6, ввинченными в резьбовые отверстия противоположного щита 5, а фланец 4 ротора имеет шесть сквозных отверстий.

В случае болтового соединения минимальное количество отверстий может быть уменьшено до трех.

Геометрические размеры кольцевого фланца 4 активной части 3 ротора во многом определяются конструктивными соображениями: заданным кинетическим моментом и наружным диаметром обода ротора, механической прочностью и условиями крепления. Однако со стороны гистерезисного гиромотора налагаются некоторые ограничения. Расширение кольцевого фланца 4 по длине гистерезисной машины (гиромотора) приводит к увеличению объема активной части и к снижению рабочей индукции Вр в роторе, что ухудшает к.п.д. гиромотора и не позволяет осуществить его перевозбуждение. Следовательно, кольцевой фланец 4 должен выполняться достаточно узким, но обеспечивающим при этом прочное и надежное крепление подшипниковых щитов 5. Во всяком случае, поперечное сечение фланца 4 не должно превышать сечения активной части ротора.

На фиг. 3 приведен пример конструкции подшипниковых щитов 5.

Разработанное устройство работает следующим образом. Статор 1 подключается к сети переменного тока. Включается повышенное (форсированное) напряжение, достаточное для запуска гиромотора с газодинамических подшипников, которые в первый момент запуска представляют собой опоры скольжения. После взвешивания ротора в газовом потоке производится его разгон до синхронной скорости. Учитывая, что форсированный режим не экономичен, после вхождения ротора в синхронизм производят перевозбуждение гиромотора. Как отмечалось выше, наличие кольцевого фланца 4 ротора приводит к увеличению объема активной части ротора. Поскольку электромагнитная мощность гистерезисного гиромотора пропорциональна активной части 3 ротора, приведенный факт накладывает определенное ограничение на область применения изобретения. Наиболее целесообразно выполнять предлагаемую конструкцию в гистерезисных гиромоторах с газодинамическими опорами, работающими в форсированном режиме запуска, пусковая мощность которых составляет 10-30 Вт. У гиромотора на шарикоподшипниках при малой электромагнитной мощности расчетная толщина активной части составляет 1-2 мм, поэтому магнитный поток будет перераспределяться в зону фланца и нарушится условие оптимального проектирования гистерезисного гиромотора. Кроме того, применение предлагаемого устройства в шарикоподшипниковых устройствах не всегда приводит к достижению поставленной цели повышения точности, так как там не устранены более весомые причины, вызывающие смещение центра масс и обусловленные работой подшипников и состоянием смазки.

В отличие от прототипа, в предлагаемом устройстве отсутствует шихтованный пакет активной части с сопутствующим ему многозвенным составным ротором. Монолитный литой ротор служит несущим элементом конструкции. Жесткое соединение винтами двух подшипниковых щитов с цельной деталью ротора определяет высокую стабильность центра масс вращающейся сборки ротора в осевом направлении. Центральное расположение кольцевого фланца на наружной цилиндрической поверхности обеспечивает симметрию конструкции: все возможные тепловые смещения происходят от базовых торцевых плоскостей фланца. Причем, учитывая относительно малую ширину фланца, можно заключить, что различие коэффициентов температурного расширения сочленяемых деталей не приведет к температурному изменению рабочих зазоров в газодинамических подшипниках.

В радиальном направлении базой является наружная поверхность активной части. Скользящая посадка подшипниковых щитов не приводит к упругим деформациям магнитотвердого материала. Кроме того, литой материал типа "Альни" обладает значительно меньшей магнитострикцией, чем отожженные холоднокатаные пластины из викаллоя. Изменение напряженности магнитного поля и выпуклости петли гистерезиса составляет не более трех раз при радиальных деформациях с усилием до 20 кг. Следовательно, в отличие от прототипа, гарантируется высокая стабильность электрических параметров гистерезисного гиромотора и их независимость от внешних климатических воздействий. Таким образом, точность работы гироскопа с предлагаемым гистерезисным гиромотором повышается как за счет механической стабильности центра масс ротора, так и за счет постоянства электромагнитных характеристик и их независимости от температуры окружающей среды.

Наряду с основными признаками, направленными на достижение поставленной цели, следует отметить некоторые дополнительные преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом.

1. За счет вихревых токов, наведенных вращающимся магнитным полем статора, в литом материале ротора возникает асинхронная составляющая электромагнитной мощности и увеличивается пусковой момент гистерезисного гиромотора.

2. Наличие осевых отверстий в кольцевом фланце активной части ротора, равномерно разнесенных по периметру, способствует некоторому перераспределению магнитного потока по сечению. Отверстия увеличивают магнитное сопротивление фланцевой зоны и тем самым выполняют запирающую функцию, уменьшая поток рассеивания. Кроме того, концентрация магнитного потока в зонах между отверстиями характеризует реактивный момент гистерезисного гиромотора, появление которого способствует увеличению максимального синхронного момента и его перегрузочной способности. Причем следует заметить, что указанный эффект достигается без увеличения приведенного воздушного зазора и без возрастания намагничивающей составляющей тока воздушного зазора, как это имеет место в обычных реактивных двигателях.

3. Упрощение конструкции ротора, уменьшение вероятности образования и попадания посторонних частиц в опоры ротора гиромотора (со стороны шихтованной конструкции в прототипе).

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция гистерезисного гиромотора обладает следующими преимуществами, обеспечивающими повышение точности гироприбора:

1. Уменьшено количество составных элементов ротора, в частности устранен шихтованный пакет активной части и заменен литым магнитотвердым материалом, что повышает стабильность центра масс гиромотора.

2. Сплошная литая активная часть гистерезисного гиромотора является несущим элементом конструкции, в котором задачи базовых поверхностей и крепления подшипниковых щитов выполняет кольцевой фланец, содержащий, по меньшей мере, три осевых сквозных отверстия и расположенный в средней части наружной цилиндрической поверхности.

3. Устранены напряженные посадки, которые имел шихтованный пакет активной части ротора прототипа, влияющие на магнитные свойства активной части, и исключены пластины из викаллоя, воспринимающие упругие деформации и обладающие сильной магнитострикцией, чем существенно застабилизированы электрические параметры гиромотора и его тепловой режим.

4. Наличие осевых сквозных крепежных отверстий в активной части ротора, равномерно разнесенных по периметру, уменьшает потоки рассеяния, что позволяет выполнить гиромотор с оптимальными параметрами, а также способствует увеличению синхронного момента и перегрузочной способности за счет появления дополнительного реактивного момента.

Поставленная задача решена.

На предприятии АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» предлагаемое устройство изготовлено и испытано. При испытаниях получены положительные результаты. В настоящее время разрабатывается техническая документация для серийного изготовления в производстве двухстепенных поплавковых гироскопов с предлагаемым гиромотором.


Гистерезисный гиромотор
Гистерезисный гиромотор
Гистерезисный гиромотор
Гистерезисный гиромотор
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 91 items.
10.11.2013
№216.012.7f27

Способ изготовления ротора электростатического гироскопа

Изобретение предназначено для использования при изготовлении чувствительных элементов электростатических гироскопов. На сферическую поверхность ротора гироскопа после финишной балансировки и сферодоводки наносят износостойкое тонкопленочное покрытие нитрида титана методом магнетронного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498224
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.08.2014
№216.012.ed21

Способ определения погрешности двухстепенного поплавкового гироскопа

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов. Заявлен способ определения погрешности двухстепенного поплавкового гироскопа, включающий установку гироскопа на неподвижном основании,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526513
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.10.2014
№216.012.feb4

Электростатический гироскоп с оптическим считыванием положения оси ротора и способ определения углового положения оси ротора

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при производстве и эксплуатации электростатических гироскопов со сферическим ротором и оптической системой съема информации об угловом положении оси ротора относительно корпуса. Достигаемым техническим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531060
Дата охранного документа: 20.10.2014
27.06.2015
№216.013.5a2b

Способ измерения физической неэлектрической величины

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве измерительных преобразователей неэлектрических величин типа датчиков угловых скоростей, датчиков линейных, угловых ускорений и т.д. Согласно заявленному изобретению преобразуют измеряемую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554624
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.5a2f

Способ выставки осевого зазора в газодинамическом подвесе оси вращения ротора гиромотора

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве гиромоторов с газодинамическим подвесом оси вращения ротора, состоящего из двух полусферических опорных узлов, каждый из которых содержит опору и фланец. Технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554628
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.5a32

Стенд для выработки угловых колебаний в двух плоскостях

Предложенное изобретение используется для оценки динамических погрешностей микромеханических и других малогабаритных инерциальных систем. Заявленный стенд предназначен для выработки угловых колебаний в двух плоскостях, изменяющихся по гармоническому закону в расширенном частотном диапазоне,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554631
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.07.2015
№216.013.5e5e

Устройство для напыления тонкопленочных покрытий на сферические роторы электростатического гироскопа

Изобретение относится к устройствам для напыления покрытий на сферические роторы электростатических гироскопов и может быть использовано в точном приборостроении. Устройство содержит вакуумную камеру, внутри которой размещены источник распыления и механизм вращения ротора в виде двух рамок,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555699
Дата охранного документа: 10.07.2015
27.07.2015
№216.013.6863

Способ обнаружения и сопровождения целей циклически работающей системой наблюдения, состоящей из нескольких разнородных приемных каналов

Изобретение относится к области создания систем наблюдения, состоящих из нескольких разнородных приемных каналов. Существо предлагаемого изобретения состоит в том, что если условию идентичности наблюдаемой и комплексной цели удовлетворяет несколько комплексных целей, то из них выбирается та,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558276
Дата охранного документа: 27.07.2015
20.08.2015
№216.013.72fc

Микромеханический вибрационный гироскоп

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при создании таких средств измерения угловой скорости движения основания, как вибрационные гироскопы. Микромеханический вибрационный гироскоп содержит основание, инерционный диск, имеющий одинаковую толщину и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561006
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.12.2015
№216.013.96cb

Способ определения погрешностей двухстепенного поплавкового гироскопа с газодинамическим подвесом ротора гиромотора

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов с газодинамическим подвесом оси вращения ротора гиромотора. Технический результат - повышение точности. Для этого в известном способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570223
Дата охранного документа: 10.12.2015
Showing 1-10 of 49 items.
10.11.2013
№216.012.7f27

Способ изготовления ротора электростатического гироскопа

Изобретение предназначено для использования при изготовлении чувствительных элементов электростатических гироскопов. На сферическую поверхность ротора гироскопа после финишной балансировки и сферодоводки наносят износостойкое тонкопленочное покрытие нитрида титана методом магнетронного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498224
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.08.2014
№216.012.ed21

Способ определения погрешности двухстепенного поплавкового гироскопа

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов. Заявлен способ определения погрешности двухстепенного поплавкового гироскопа, включающий установку гироскопа на неподвижном основании,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526513
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.10.2014
№216.012.feb4

Электростатический гироскоп с оптическим считыванием положения оси ротора и способ определения углового положения оси ротора

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при производстве и эксплуатации электростатических гироскопов со сферическим ротором и оптической системой съема информации об угловом положении оси ротора относительно корпуса. Достигаемым техническим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531060
Дата охранного документа: 20.10.2014
27.06.2015
№216.013.5a2b

Способ измерения физической неэлектрической величины

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве измерительных преобразователей неэлектрических величин типа датчиков угловых скоростей, датчиков линейных, угловых ускорений и т.д. Согласно заявленному изобретению преобразуют измеряемую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554624
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.5a2f

Способ выставки осевого зазора в газодинамическом подвесе оси вращения ротора гиромотора

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве гиромоторов с газодинамическим подвесом оси вращения ротора, состоящего из двух полусферических опорных узлов, каждый из которых содержит опору и фланец. Технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554628
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.5a32

Стенд для выработки угловых колебаний в двух плоскостях

Предложенное изобретение используется для оценки динамических погрешностей микромеханических и других малогабаритных инерциальных систем. Заявленный стенд предназначен для выработки угловых колебаний в двух плоскостях, изменяющихся по гармоническому закону в расширенном частотном диапазоне,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554631
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.07.2015
№216.013.5e5e

Устройство для напыления тонкопленочных покрытий на сферические роторы электростатического гироскопа

Изобретение относится к устройствам для напыления покрытий на сферические роторы электростатических гироскопов и может быть использовано в точном приборостроении. Устройство содержит вакуумную камеру, внутри которой размещены источник распыления и механизм вращения ротора в виде двух рамок,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555699
Дата охранного документа: 10.07.2015
27.07.2015
№216.013.6863

Способ обнаружения и сопровождения целей циклически работающей системой наблюдения, состоящей из нескольких разнородных приемных каналов

Изобретение относится к области создания систем наблюдения, состоящих из нескольких разнородных приемных каналов. Существо предлагаемого изобретения состоит в том, что если условию идентичности наблюдаемой и комплексной цели удовлетворяет несколько комплексных целей, то из них выбирается та,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558276
Дата охранного документа: 27.07.2015
20.08.2015
№216.013.72fc

Микромеханический вибрационный гироскоп

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при создании таких средств измерения угловой скорости движения основания, как вибрационные гироскопы. Микромеханический вибрационный гироскоп содержит основание, инерционный диск, имеющий одинаковую толщину и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561006
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.12.2015
№216.013.96cb

Способ определения погрешностей двухстепенного поплавкового гироскопа с газодинамическим подвесом ротора гиромотора

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов с газодинамическим подвесом оси вращения ротора гиромотора. Технический результат - повышение точности. Для этого в известном способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570223
Дата охранного документа: 10.12.2015
+ добавить свой РИД