Магнитный кондукционный подвес ротора Советский патент 1991 года по МПК H02K5/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к магнитным подвесам вращающихся роторов, и может быть использовано в устройствах записи информации, микротурбодетан- дерах и пр.

Цель изобретения - повышение КПД и надежности подвеса, обеспечение его стабилизации и пуска при любых начальных положениях ротора и повышение равномерности его вращения.

На фиг.1 и 2 приведено предлагаемое устройство, вид спереди и свер-

ху; на фиг.З и 4 - развернутая электромагнитная схема обмоток устройства; на фиг.5 - функциональная схема устройства.

Устройство содержит ротор 1, статор 2, постоянные магниты 3 и 4, обмотки 5-9, датчики 10 положения ротора, усилитель 11, реверсирующие устройства 12. На поверхности ротора, обращенной к статору, размещены радиально намагниченные постоянные магниты 3 и 4 с чередующейся вдоль окружности полярностью, обозначенной

о со

СО 4 J

со

3 16

через N для северных полюсов магнитов и S для южных полюсов магнитов. На поверхности статора, обращенной к ротору, расположены обмотки 5-9. Конфигурация обмоток с обозначением их начал 5-9 и концов 5-9 показана на фиг.2. Для ясности чертежа обмотк 5, 6, 7 и 8, 9 изображены раздельно. Обмотка 5 выполнена, в виде двух последовательно соединенных кольцевых контуров (фиг.З) так, что один контур проходит над северными полюсами ротора, а другой контур - над южными, причем направления токов в контурах противоположны. Обмотка 6 и 7 статора 2 имеют одинаковую конфигурацию, но сдвинуты на 90е по направлению вращения ротора в плоскости YZ. Каждая из этих обмоток состоит из пары диаметрально противоположных последовательно соединенных контуров (фиг.1), причем у каждого контура активные части проводников вытянуты на 90 вдоль направления вращения ротора и проходят над магнитами обеих полярностей. Обмотки 8 и 9 статора 2 выполнены как многопоЛюсные по числу постоянных магнитов на роторе, которое не имеет принципиального значения. Они имеют одинаковую между собой конфигурацию, расположены симметрично относительно продольной оси подвеса со сдвигом на половину полюсного деления, причем длина активных частей проводников этих обмоток превышает длину магнита на величину сдвига магнитов.

На статоре размещаются датчики 10 положения ротора, которые подключены к входам усилителей 11 (фиг.5), а эти последние соединены с обмотками подвеса, причем с обмотками 5-7 усилители соединены непосредственно, ас гбмотками 8 и 9 через реверсирующие устройства 12, сигнальные входы которых подключены к датчикам

10положения ротора. Предлагаемое устройство работает

следующим образом.

При смещении ротора 1 от заданного положения вдоль оси X сигнал рассогласования, выработанный одним из датчиков 10 положения ротора, поступает на соответствующий усилитель

11и затем на обмотку 5. Эта обмотка при любом угле попорота ротора вокруг оси X создает усилие, действую

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

щее на ротор по оси X и стабилизирующее его положение по координате X, При угловом отклонении ротора - повороте относительно оси У - сигнал рассогласования, выработанный соответствующим датчиком Ю, положение ротора поступает через усилитель 11 на обмотку 6. Эта обмотка при любом угле поворота ротора вокруг оси.Х создает момент, вращающий ротор вокруг оси Y и, таким образом, стабилизирующий угловую координату LY. Аналогично управление током в обмотке 7 стабилизирует угловую координату ротора LZ (поворот вокруг оси Z) при любом угле поворота ротора вокруг оси X.

При пуске ротора во вращение вокруг оси X подвеса и поддержании этого вращения соответствующий датчик определяет угол LX поворота ротора вокруг этой оси и в завтси- мости от LX включаются обмотки 8 и 9 или обе вместе. Так, в положении, показанном на фиг.1, для обеспечения вращения включается обмотка 8. В этом положении обмотка 9 создает радиальные усилия, отталкивающие ротор от статора по всей окружности подвеса. При возникновении эксцентриситет ротора, измеряемого датчиком 10 положения ротора, сигнал рассогласования поступает через усилитель 11 и реверсирующее устройство 12 на обмотку 9. Возбуждаемая сила отталкивания в области меньшего зазора между ротором и статорой превышает силу отталкивания с противоположной стороны, и эксцентриситет устраняется. При повороте ротора 1 из положения (фиг.|) на половину полюсного деления функции обмоток 8 и 9 взаимно меняются. Наличие двух обмоток 8 и 9 сдвигом на половину полюсного деления позволяет выбором величины и фазы токов в них обеспечить вращающий момент и центрирующие усилия при любых промежуточных положениях ротора 1.

Изобретение обеспечивает стабилизацию подвеса и пуск ротора во вращение при его любых начальных положениях, повышение равномерности вращения ротора за счет нового расположения магнитов ротора и применения обмоток статора нового типа. При этом повышаются коэффициент полезного действия и надежность подвеса

за счет упрощения его функциональной схемы - в преобразовательном устройстве подвеса исключаются три реверсирующих устройства (например, три упртвляемых вентильных моста).

Формуле Магнитный

изобретения кондукционный подвес ротора, содержащий ротор, статор, на поверхности которого,обращенной к ротору, расположены обмотки и датчики положения ротора, подключенные к преобразовательному устройству, на обращенной к статору поверхности ротора расположены радиально намагниченные постоянные магниты, отлич ающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности подвеса, обеспечения его стабилизации и пуска при любых начал ных положениях ротора и повышения равномености вращения ротора, постоянные магниты одной полярности сдвинуты

0

5

по поверхности ротора в одну сторону вдоль оси подвеса относительно постоянных магнитов другой полярности по крайней мере на длину магнита, одна из обмоток статора состоит из двух кольцевых контуров, каждый из которых расположен над постоянным магнитом одной полярности, две обмотки статора, сдвинутые по направлению вращения ротора на четверть окружности, состоят каждый из пары диаметрально противолежащих контуров и расположены над постоянными магнитами обеих полярностей, две другие обмотки статора, выполненные с количеством полюсов, равным числу постоянных магнитов на роторе, расположены относительно продольной оси подвеса со сдвигом на половину полюсного деления, причем длина активных частей проводников этих обмоток превышает длину магнита на величину сдвига магнитов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах записи информации, микро- турбодетандерах и пр. Цель изобретения - повышение КПД и надежности подвеса ротора, обеспечение его стабилизации и пуска при любых начальных положениях ротора, повышение равномерности вращения ротора. На поверхности ротора, обращенной к статору, расположены радиапьно намагниченные магниты. Магниты одной полярности сдвинуты относительно магнитов другой полярности по крайней мере на длину магнита. Одна из обмоток статора состоит из двух кольцевых контуров. Две обмотки статора сдвинуты на четверть окружности и состоят из пар диаметрально противоположных контуров. Две других обмотки статора выполнены многополюсными по числу магнитов ротора и расположены симметрично оси подвеса со сдвигом на половину полосного деления. Такое соединение оСмотки позволяет создать момент, вращающий ротор равномерно, стабилизировать подвес по вертикальной оси и создать тангенциальную силу для пуска ротора в любых начальных положениях. 5 ил. (Л

ри,г 1

г-

П

Фаг.} 1 п rfT гРП Л1 гС

VI

6I S| L Sl

(5

I

g 6 i gii 5 9

Риг.у

Li

H

Фиг. 5