Электрическая машина с магнитным подвесом ротора

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С МАГНИТНда ПОДВЕСОМ РОТОРА, содержащая статор, ротор, осевое стабилизирующее устройство и радиальное стабилизирукмцее устройство, состоящее из расположенного на роторе диска с двусторонними кольцевыми выступами , размещенных с двух сторон от этого диска и закрепленных на статоре магнитопроводов с тангенциальными выступами, и магнита, соединенного с указанными магнитопроводами, о тличающаяся тем, что, с целью повьшения точности и надежности машины путем увеличения радиальной жесткости магнитного подвеса, выступы каждого магнитопровода выполнены в виде двух противолежащих секторов, причем выступы одного магнитопровода смещены на 90 относительно выступов другого.

СОЮЭ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОбЩАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССОР

rm PEW ИЗС РЕТЕНИЙ е СТНР i Ф (21) 3459587/24=07 (22) 17.05.82 (46) 07.01.85. Бюл. Ф 1 (72) В.Т ° myraea, Б.В.Харламов и Н.М.Селиванов (71) Московский завод скоростных прецизионных электроприводов (53) 621. 313.04 (088.8) (56) 1. Осокин Ю.А. и др.. Теория и применение электромагнитных подвесов. М., "Машиностроение", 1980, с. 67.

2. Патент США Ф 3909082, кл. 308-!О, 1973. (54) (57) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

С МАГНИТНЫМ ПОДВЕСОМ РОТОРА, содержащая статор, ротор, осевое стабиy g Н 02 К 5/ОО F 16 С 32/04 лизирующее устройство и радиальное стабилизирующее устройство, состоящее из расположенного на роторе диска с двусторонними кольцевыми выступамн, размещенных с двух сторон от этого диска и закрепленных на статоре магнитопроводов с тангенциальными выступами, и магнита, соединенного с указанными магнитопроводами, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьппения точности и надежности машины путем увеличения радиальной жесткости магнитного подвеса, выступы каждого магнитопровода выполнены в виде двух противолежащих секторов, причем выступы одного магнитопро- I вода смещены на 90 относительно выd ступов другого.

1133636

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высокоскоростных электрошпинделях и приводах молекулярных вакуумных насосов, а также в гидроскопах, микротурбодетандерах, маховичных накопителях энергии и в других устройствах, в которых используется магнитный подвес ротора, Известна машина с электромагнитным 1О подвесом ротора, содержащая радиальное стабилизирующее устройство в виде кольца, расположенного на роторе, и системы расположенных на статоре катушек, наводящих в кольце вих- 1 ревые токи при питании этих катушек от специального многофазного преобразователя(1).

Недостатки этой машины — большая сложность и малая надежность радиаль- щ ного стабилизирующего устройства.

Наиболее близка,по технической сущности к изобретению электрическая машина с магнитным подвесом ротора, содержащая статор, ротор, осевое 25 стабилизирующее устройство и радиальное стабилизирующее устройство в виде расположенного на роторе диска с двусторонними кольцевыми выступами, расположенных с двух с.торон от него закрепленных на статоре дисковых магнитопроводов, имеющих кольцевые выступы, обращенные к диску, расположенному на роторе, и электромагнит, соединенный с магнитопроводами статора(2).

Однако известная машина имеет малую радиальную жесткость магнитного подвеса вследствие значительного шунтирования магнитного потока в воздушных зазорах между кольцевыми выступами статора и ротора, расположенных о нод углом 90 по отношению к направлению смешения ротора. Это приводит к радиальным биениям ротора из-за 5 чего снижается точность машины.

Цель изобретения — повышение точности и надежности машины путем увеличения радиальной жесткости магнитного подвеса.

Указанная цель достигается тем, что в электрической машине с магнитным подвесом ротора, содержащей статор, ротор, осевое стабилизирующее устройство и радиальное стабилизирую-55 щее устройство, состоящее из расположенного на роторе диска с двусторонними кольцевыми выступами, расположенных с двух сторон от этого диска и закрепленных на статоре магнитопроводов с тангенциальными выступами, и магнита, соединенного с указанными магнитопроводами, выступы каждого магнитопровода вьпнолнены в виде двух противолежащих секторов, причем выступы одного магнитопровода смещены на

90 относительно выступов другого.

На фиг.1 изображен высокоскоростной электрошпиндель с магнитным подвесом . ротора; на фиг.2 и фиг ° 3 — магнитопроводы с выступами в виде секторов.

Электрошпиндель содержит статор 1, пакет ротора 2, вал 3 ротора, аварийные опоры 4 и устройство магнитного подвеса ротора. Радиальное стабилизирующее устройство выполнено из закрепленных на статоре магнитопроводов, выполненных в виде дисков

5 и 6 с тангенциальными выступами, о ряды которых расположены через 90 в виде секторов 5 р и 6 Q а сами диски развернуты на 90 один против о другого так, что ряды выступов одного диска располагаются вдоль оси Х, а другого — вдоль оси У, роторного магнитопровода 7 и постоянного кольцевого магнита 8, взаимодействующего с магнитопроводами 5 и 6. Осевое стабилизирующее устройство 9, состоящее из двух расположенных один против другого концентричных электромагнитов 10, между которыми вращается диск 11 из магнитомягкого материала. Против торца установлен индуктивный датчик 12 осевого смещения ротора, связанный с электронным блоком

13 управления электромагнитами и блокой 14 питания. В рабочем режиме ротор шпинделя подвешен в магнитном поле и удерживается от осевьгх смещений осевым электромагнитным стабилизатором, при этом ротор не касается неподвижных частей. В аварийном режиме, при нарушении работы системы осевой стабилизации, например обрыв в цепи катушек электромагнитов 10, ротор шпинделя сядет на аварийные опоры 4.

При отсутствии радиальногс смещения ротора выступы роторного магнитопровода 7 расположены против выступов дисков 5 и 6. При этом сспротивление магнитному потоку минимапьно и ротор находится в равновесии. Если какое-либо возмущение переместит ротор, например, в направлении

Составитель В. Анфимов

Техред N. Надь

Корректор И. Роэман

Редактор P.Öèöèêà

Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9958/42

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4

3 11336 оси Х, то зазоры между диском 5 и роторным магнитопроводом 7 возрастут, вследствие чего возникнет возвращающее усилие, направленное также по оси Х. Вдоль оси У в это время зазоры не меняются и никаких усилий не возникает.

Аналогичная реакция будет при появлении вынужденного смещения по оси У, зазоры при этом изменяются 1п между диском 6 и статорным магнитопроводом, а возвращающее усилие направлено по оси У.

При смещении ротора в произвольном направлении возникают возвращающие усилия вдоль обеих осей, причем их равнодействующая противоположна по направлению смещению ротора.

Шунтирование магнитного потока, которое в известной машине приводило к,снижению величины возвращающего усилия и этим уменьшало радиальную жесткость ротора, в изобретении уст.раняется отсутствием на поверхности статорных магнитопроводов тех участ» ков выступов, где зазор не изменяется при смещении ротора.

Применение изобретения позволит повысить жесткость радиального магнитного подвеса примерно в 10 раз, благодаря чему повышается такЖе надежность и рабочая частота вращения привода. Кроме того, указанная разработка позволит решить многие технические вопросы, связанные с разработками различных конструкций, включающих магнитные нодвесы ротора, как, например, создание безмасляного турбомолекулярного насоса и др.