МАГНИТНЫЙ ПОДШИПНИК Российский патент 2016 года по МПК F16C32/04 

Описание патента на изобретение RU2595998C2

Изобретение относится к машиностроению, а именно к бесконтактным опорным узлам с электромагнитными подшипниками, и может быть использовано при создании высокооборотных роторных агрегатов.

Известна магнитная опора, использующая отталкивающие магнитные силы по патенту US 2005047430 (заявка WO 2006074070) в котором ротор и статор имеют взаимодействующие конические элементы, выполненные таким образом, чтобы иметь зазор между ними со значительным углом наклона к главной оси опоры.

Наиболее близким к предлагаемому является магнитный радиальный подшипник для поддержки с возможностью вращения ротора по патенту ЕР 2012072960 (заявка WO 2013087360), содержащий статор, с множеством катушек, причем катушки расположены по окружности вокруг оси радиального подшипника, каждая из катушек имеет сердечник, состоящий из листов, и на каждом сердечнике имеется обмотка, причем отдельные листы сердечника уложены в направлении по окружности, и обмотки формируют аксиальную организацию магнитного потока. Таких катушек может иметься четыре попарно противопоставленных. Каждый сердечник выполнен дугообразно в продольном направлении и имеет U-образное поперечное сечение, а обмотки намотаны вокруг средней (соединяющей) части в направлении, перпендикулярном к оси радиального подшипника. По обе стороны от катушки на сердечнике установлены направляющие. Система катушек установлена в двух кольцевых корпусах.

Недостатком указанного устройства является сложность в изготовлении сердцевин катушек, а также низкие значения воспринимаемой осевой нагрузки.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является использование цельного сердечника катушек и повышение величины воспринимаемой осевой нагрузки.

Техническая задача решается применением колец, соединенных цельными стержнями с установленными на них катушками. Внутренние отверстия колец могут быть выполнены цилиндрическими или коническими, причем в последнем случае шейки ротора, взаимодействующие с кольцами, также выполнены коническими.

Изобретение поясняется следующими фигурами.

На фиг. 1, 2 изображен магнитный подшипник с тремя катушками в группе и цилиндрическим отверстием.

На фиг. 3, 4 изображен магнитный подшипник с двумя катушками в группе и цилиндрическим отверстием.

На фиг. 5, 6 изображен магнитный подшипник с двумя катушками в группе и коническим отверстием.

На фиг. 7 изображена магнитная опора цилиндрического вала.

На фиг. 8, 9 изображена магнитная опора валов с коническими участками.

На фиг. 10 изображена магнитная левитация вала в магнитных полях.

Согласно фиг. 1, 2, 3, 4 магнитный подшипник состоит из двух колец 1, соединенных между собой сплошными стержнями 2, с установленными на них катушками 3, состоящими из втулок 4 и содержащими обмотку 5. Кольца 1 и стержни 2 изготовлены из магнитных материалов, в то время как втулки 4 - из изоляционного материала. С целью управления токами в обмотках 5, последние разделены на группы, и каждая группа отделена от соседней пазами 6, выполненными на кольцах 1. Количество групп катушек 3 может быть не менее трех, а соединение обмоток 5 внутри одной группы может быть как параллельным, так и последовательным. Поверхности 7, расположенные внутри колец 1, выполняют роль полюсов магнитопроводов, проводящих регулируемые магнитные потоки, обеспечивающие бесконтактную поддержку вала 8 (фиг. 7, 8) с постоянными зазорами. Ширина пазов 6 должна быть приблизительно в 10 раз больше, чем величина зазора между валом 8 и поверхностями 7. Сегментированные пазами 6 поверхности 7 могут быть выполнены цилиндрическими или коническими. Во втором случае центральное отверстие одного кольца 1 меньше, чем у другого, для того, чтобы поверхности 7 могли быть расположены на одном конусе. При этом ответная часть вала 8 должна иметь соответствующий конус. Материал ответных частей вала 8 может как совпадать с материалом колец 1, так и отличаться от него, например быть более магнитопроницаемым.

Расположив два таких подшипника симметричным образом (в соответствии с фиг. 8 или фиг. 9) можно удерживать вал 8 так, чтобы воспринимать значительные осевые нагрузки. В зависимости от величины предполагаемой осевой нагрузки угол при вершине конуса, образующего внутренние поверхности 7 колец 1 и ответных частей вала 8, находится в пределах (варьируется на стадии изготовления) от 10° до 60°.

Подшипник работает следующим образом (фиг. 10). При протекании в обмотках 5 электрического тока в пределах каждой группы обмоток образуется магнитный поток 9, проходящий через стержни 2, кольца 1 и через сегментированные поверхности 7 и создающий действующую на вал 8 электромагнитную силу. За счет того, что сегментированные поверхности 7 расположены симметрично по периферии вала 8, а изменение электрического тока и, соответственно, магнитного потока 9 в пределах каждой отдельной группы обмоток производится по своему определенному алгоритму, осуществляется магнитная левитация вала 8.

Техническим результатом является повышение технологичности изготовления магнитного подшипника, его надежности и простоты ремонта, а также увеличение диапазона воспринимаемых осевых нагрузок.

Похожие патенты RU2595998C2

название год авторы номер документа
ПОГРУЖНАЯ БЕСШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА 2019
  • Вдовин Эдуард Юрьевич
  • Локшин Лев Иосифович
RU2701653C1
НЕЯВНОПОЛЮСНЫЙ РОТОР СИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ 2011
  • Новосельцев Михаил Сарпионович
  • Замира Юрий Васильевич
RU2485659C2
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД ЧАСОВОГО ИНДИКАТОРА 1987
  • Краснопевцев Александр Иванович
  • Шватов Виктор Александрович
RU2023280C1
МОТОР-КОЛЕСО 2017
  • Афанасьев Анатолий Юрьевич
  • Макаров Алексей Витальевич
  • Березов Николай Алексеевич
  • Газизов Ильдар Фависович
RU2673587C1
ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С НЕЗАВИСИМЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ С ЖИДКОСТНОЙ СИСТЕМОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ 2020
  • Чукреев Вячеслав Авазович
RU2741053C1
КОРОТКОЗАМКНУТЫЙ РОТОР С ОПОРНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ 2020
  • Бауэр, Кристиан
  • Брандль, Конрад
  • Клепциг, Маркус
  • Шляйхер, Клаус
RU2802343C1
Движительный комплекс с кольцевым электродвигателем для подводных аппаратов большой автономности 2019
  • Бачурин Алексей Андреевич
  • Грызлова Елена Николаевна
  • Зверева Любовь Александровна
  • Трухин Яков Олегович
  • Аполлонов Евгений Михайлович
  • Клинцевич Вячеслав Юрьевич
  • Михайлов Валерий Михайлович
RU2722873C1
Магнитный подшипник 2019
  • Зименкова Татьяна Сергеевна
  • Казначеев Сергей Александрович
  • Краснов Антон Сергеевич
RU2724913C1
ВЕТРОВАЯ СИСТЕМА ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, СИСТЕМА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ СИЛУ 2004
  • Утияма Хасаказу
RU2383778C2
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ЛЕОНТЬЕВА А.А. 1997
  • Леонтьев А.А.
RU2175164C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 595 998 C2

Реферат патента 2016 года МАГНИТНЫЙ ПОДШИПНИК

Изобретение относится к машиностроению, а именно к бесконтактным опорным узлам с электромагнитными подшипниками, и может быть использовано при создании высокооборотных роторных агрегатов. Магнитный подшипник для поддержки ротора с возможностью его вращения содержит два магнитопроводящих кольца (1), соединенных между собой цельными магнитопроводящими стержнями (2), с установленными на них катушками (3). Катушки (3) расположены по окружности вокруг оси подшипника с параллельными ей осями, каждая из катушек (3) имеет магнитопроводящий сердечник и обмотку (5), обеспечивающие аксиальную организацию магнитного потока. Обмотки (5) находятся на втулках (4), выполненных из изоляционного материала, а втулки (4), в свою очередь, находятся на стержнях (2), являющихся сердечниками катушек (3) и соединяющих два кольца (1). Технический результат: повышение технологичности изготовления магнитного подшипника, его надежности и простоты ремонта, а также увеличение диапазона воспринимаемых осевых нагрузок, за счет использования цельного сердечника катушек. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формула изобретения RU 2 595 998 C2

1. Магнитный подшипник для поддержки ротора с возможностью его вращения, содержащий два магнитопроводящих кольца, с множеством катушек, причем катушки расположены по окружности вокруг оси подшипника с параллельными ей осями, каждая из катушек имеет магнитопроводящий сердечник и обмотку, обеспечивающие аксиальную организацию магнитного потока, отличающийся тем, что обмотки находятся на втулках, выполненных из изоляционного материала, а втулки, в свою очередь, находятся на цельных магнитопроводящих стержнях, являющихся сердечниками катушек и соединяющих два кольца.

2. Магнитный подшипник по п. 1, отличающийся тем, что катушки разделены не менее чем на три группы за счет пазов, выполненных на кольцах.

3. Магнитный подшипник по п. 2, отличающийся тем, что внутренние отверстия колец выполнены цилиндрическими.

4. Магнитный подшипник по п. 2, отличающийся тем, что внутренние отверстия колец выполнены коническими.

5. Магнитный подшипник по п. 2, отличающийся тем, что угол при вершине конуса, образующего внутренние отверстия колец, находится в пределах от 10° до 60°.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2595998C2

WO 2013087360 A1, 20.06.2013;WO 2006074070 A2, 13.07.2006;RU 2037684 C1, 19.06.1995
Магнитный подшипник 1978
  • Трегубов Владимир Александрович
  • Мастяев Николай Зосимович
  • Ширинский Владимир Сергеевич
SU981729A1
Электромагнитная опора 1992
  • Воронцов Валерий Дмитриевич
  • Смирнов Виктор Михайлович
SU1838682A3

RU 2 595 998 C2

Авторы

Кочевин Федор Георгиевич

Киселев Павел Васильевич

Даты

2016-08-27Публикация

2014-12-08Подача