Устройство арретирования ротора электродвигателя-маховика в магнитном подвесе



Устройство арретирования ротора электродвигателя-маховика в магнитном подвесе
Устройство арретирования ротора электродвигателя-маховика в магнитном подвесе
Устройство арретирования ротора электродвигателя-маховика в магнитном подвесе

 


Владельцы патента RU 2574497:

Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" (RU)

Изобретение относится к инерционным и гироскопическим устройствам, которые могут быть использованы в космической технике. Устройство содержит две опоры, по меньшей мере одна из которых подвижна в окружном и осевом направлениях. Ротор приводного двигателя арретирующего устройства (АРУ) установлен на подвижном элементе (втулке опоры). В (каждой) подвижной опоре расположен кольцевой ограничитель радиальных и угловых перемещений вала ротора электродвигателя-маховика (РЭМ). Во втулках на подшипниках установлены валы с коническими торцами, ответными торцам вала РЭМ. При отключении питания электромагнитных опор и приводного двигателя АРУ вал вращающегося РЭМ касается кольцевого ограничителя и увлекает его во вращение. Благодаря применённой кинематической схеме втулка перемещается в окружном и осевом направлениях до контакта конических частей валов опор и РЭМ. Далее происходит совместное вращение этих валов. Техническим результатом изобретения является обеспечение свободного одноосного вращения РЭМ при нештатном отключении электропитания магнитного подвеса и приводного двигателя АРУ. 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам, осуществляющим арретирование ротора электродвигателя-маховика в магнитном подвесе, и может быть использовано в космической технике.

Известно устройство арретирования (Patent US 4345485 G01C 19/24 «Temporary locking device for inertia wheel»), содержащее конические страховочные подшипники, расположенные на роторе, две опоры с ответными коническими посадочными поверхностями, одна из опор жестко закреплена в корпусе, а вторая является подвижной, клиновой механизм, связанный с подвижной опорой. Клиновой механизм состоит из клина, установленного на стержне и расположенного в отверстии в подвижной опоре, двух пружин, с различными коэффициентами жесткости, пиротехнического устройства.

Известно устройство арретирования (Patent US 4566740 F16C 39/00 «Kinetic wheel arrangement incorporating magnetic suspension provided with means for caging its rotor»), содержащее винтовой механизм, состоящий из стержня, закрепленного на статоре, и гайки, установленной на подвижном элементе, пружину, расположенную между подвижным элементом и статором, нож, предназначенный для разрезания стержня винтового механизма.

Недостатком таких устройств является невозможность повторного арретирования ротора электродвигателя-маховика.

Известно устройство арретирования (Patent US 5419212 G01C 19/26 «Touchdown and launch-lock apparatus for magnetically suspended control moment gyroscope»), выбранное в качестве прототипа, содержащее две конические опоры, одна из которых неподвижно установлена в корпусе, а вторая размещена на подвижном элементе, приводной двигатель арретирующего устройства, на валу которого установлен планетарный редуктор, при вращении которого происходит осевое перемещение подвижной опоры и арретирование ротора силового гироскопа.

Недостатком такого устройства является невозможность арретирования ротора электродвигателя-маховика при отсутствии напряжения питания приводного двигателя арретирующего устройства.

Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность арретирования вращающегося ротора электродвигателя-маховика в режиме снятого электропитания с магнитного подвеса и приводного двигателя арретирующего устройства.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в предлагаемом устройстве арретирования кольцевой ограничитель радиальных и угловых перемещений вала ротора при контактном взаимодействии с валом вращающегося ротора электродвигателя-маховика в режиме снятого электропитания с магнитного подвеса и приводного двигателя арретирующего устройства перемещает подвижную опору в окружном и осевом направлениях до жесткого контакта вала подвижной опоры с валом ротора электродвигателя-маховика и валом второй опоры и последующего совместного вращения ротора и валов обоих опор.

Предлагаемое устройство арретирования позволяет, по сравнению с прототипом, осуществить арретирование вращающегося ротора электродвигателя-маховика в режиме снятого электропитания с магнитного подвеса и приводного двигателя арретирующего устройства за счет осевого и окружного перемещения подвижной опоры при контактном взаимодействии вращающегося вала ротора электродвигателя-маховика и кольцевого ограничителя радиальных и угловых перемещений вала ротора, установленного на подвижной опоре.

На фиг. 1 изображено меридиональное сечение двигателя-маховика в магнитном подвесе ротора с опорами.

На фиг. 2 изображена конструкция подвижной втулки.

На фиг. 3 изображена конструкция магнитных фиксаторов.

Электродвигатель-маховик содержит ротор 1 (фиг. 1), бесконтактно подвешенный в магнитных опорах (условно не показаны) в корпусе 2, и устройство арретирования, состоящее из опор А и Б, расположенных со сторон концов вала ротора 1 соответственно, по меньшей мере одна из которых является подвижной вокруг оси OZ и вдоль оси OZ. На фиг. 1 подвижной является опора А.

Подвижная опора А состоит из приводного двигателя, который содержит статор 3, установленный в корпусе 4, и ротор 5, закрепленный на подвижной втулке 6. Втулка 6 имеет два одинаковых диаметрально расположенных паза (фиг. 2), в которые входят стержни 7, жестко соединенные с корпусом 4. Каждый паз состоит из двух частей, симметрично расположенных относительно плоскости XOZ и имеющих один и тот же угол наклона α к плоскости XOZ. Во втулке 6 установлены спаренные радиально-упорные шарикоподшипники 8, внутренние кольца которых размещены на валу 9. Конец вала 9, обращенный к конусообразному концу вала ротора 1, является конусообразным. На втулке 6 в плоскости ΧΟΖ диаметрально размещены два постоянных магнита 10-1 и 10-2. Втулка 6 также содержит кольцевой ограничитель радиальных и угловых перемещений вала ротора 11, представляющий собой подшипник скольжения. На корпусе 4 установлены три пары диаметрально расположенных магнитов (фиг. 3): одна пара 12-1 и 12-2 расположена в плоскости XOZ, а две другие 13-1 и 13-2, 14-1 и 14-2 расположены симметрично относительно плоскости XOZ на углах β.

Неподвижная опора Б (фиг. 1) состоит из кольцевого ограничителя радиальных и угловых перемещений вала ротора 15, установленного в корпусе 2; пары радиально-упорных шарикоподшипников 16, наружные кольца которых установлены в корпусе 2, а внутренние на валу 17. Конец вала 17, обращенный к коническому концу вала ротора 1, является коническим.

Устройство арретирования функционирует следующим образом. При функционирующем магнитном подвесе и вращающемся роторе электродвигателя-маховика между конусными частями вала ротора и валами 9 и 17 имеются зазоры Δ, позволяющие ротору бесконтактно вращаться в магнитных опорах, при этом стержни 7 находятся в пазах втулки 6 в плоскости XOZ. Напряжение питания с приводного двигателя снято. Положение втулки 6 фиксируют постоянные магниты 10-1 и 12-1, 10-2 и 12-2.

При нештатном снятии напряжения питания с магнитных опор при вращающемся роторе и одновременном нештатном отсутствии напряжения питания на приводном двигателе ротор под действием любых внешних сил будет поворачиваться вокруг осей ОХ или OY и вращающийся вал ротора войдет в соприкосновение с одним или двумя кольцевыми ограничителями радиальных и угловых перемещений вала ротора 11 и 15 и вызовет поворот втулки 6 вокруг оси OZ на угол β (фиг. 3) и за счет неподвижных стержней 7 втулка переместится по оси OZ на величину δ (фиг. 2) и вал 9 конусной частью войдет в жесткий контакт с конусной частью вала ротора 1, а другой конец вала ротора 1, в свою очередь, войдет в контакт с валом 17 неподвижной опоры Б. Ротор 1 совместно с валами 9 и 14 будет вращаться в подшипниковых опорах до момента прекращения вращения. После прекращения вращения ротор остается заарретированным валами подвижной А и неподвижной Б опор. Крайнее положение втулки 6 с магнитами 10-1, 10-2 фиксирует пара магнитов 13-1, 13-2 или 14-1, 14-2, расположенных на угле β от плоскости XOZ. Устройство арретирования удерживает ротор в заарретированном положении при внешних механических нагрузках.

Разарретирование производится следующим образом. При подаче напряжения питания на приводной двигатель ротор 5 двигателя, вращаясь вокруг оси OZ, поворачивает втулку 6 на угол β, которая за счет неподвижных стержней 7 перемещается по оси OZ на величину δ, освобождая ротор 1 и создавая зазоры Δ между валом ротора и валами 9 и 17.

В крайнем положении после поворота на угол β втулка 6 с магнитами 10-1 и 10-2 фиксируется парой магнитов 12-1 и 12-2.

Наличие двух частей в каждом пазу, наклоненных под углом α к плоскости XOZ, позволяет проводить арретирование и разарретирование при вращении ротора двигателя-маховика в прямом и обратном направлениях.

Устройство арретирования ротора электродвигателя-маховика в магнитном подвесе, содержащее две конические опоры, по меньшей мере одна из которых подвижна с возможностью поворота вокруг своей оси при одновременном перемещении в осевом направлении, приводной двигатель арретирующего устройства, ротор которого установлен на подвижном элементе, отличающееся тем, что кольцевой ограничитель радиальных и угловых перемещений вала ротора, расположенный на подвижной опоре, при контактном взаимодействии с валом вращающегося ротора в режиме снятого электропитания с электромагнитных опор и приводного двигателя арретирующего устройства перемещает подвижную опору в окружном и осевом направлениях до жесткого контакта вала подвижной опоры с валом ротора электродвигателя-маховика и валом второй опоры с последующим совместным вращением ротора и валов обеих опор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для арретирования и разарретирования валов электроприводов аэродинамических рулей управляемых авиационных ракет как при их технологических проверках, так при их пуске с самолета.

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для арретирования и разарретирования валов электроприводов аэродинамических рулей управляемых авиационных ракет как при их технологических проверках, так и при их пуске с самолета.

Изобретение относится к фиксирующим устройствам гироскопических или оптических приборов, стопорящихся при транспортировке и дистанционно освобождающихся при эксплуатации, например, после вывода космического аппарата на орбиту.

Изобретение относится к гироскопическому приборостроению, а именно к арретирующим устройствам гироскопов. .

Группа изобретений относится к управлению угловым движением космического аппарата (КА) с помощью комплекса из трех коллинеарных пар двухстепенных силовых гироскопических приборов (ГП).

Группа изобретений относится к управлению ориентацией космических аппаратов (КА) с помощью гиромаховичных исполнительных органов (ГИО) и, более конкретно, к разгрузке ГИО при их насыщении.

Группа изобретений относится к управлению ориентацией космического аппарата (КА). В предлагаемом способе сигнал гироизмерений вектора угловой скорости (ВУС) используют для формирования сигнала управления.

Группа изобретений относится к способам и системам ориентации космического аппарата (КА). В предлагаемом способе формируют сигналы оценки: угла ориентации, угловой скорости вращения КА и управления.

Группа изобретений относится к бесплатформенным системам ориентации (БСО) космических аппаратов (КА) с гироинерциальными и астронавигационными элементами. Предлагаемый способ состоит в компенсации ошибок БСО, вызванных систематическими погрешностями датчиков угловой скорости (ДУС).

Изобретение относится к двигательным системам космических аппаратов (КА) и касается маневрирования КА с солнечным парусом для управления его тягой. .

Изобретение относится к управлению полетом космического аппарата (КА), преимущественно телекоммуникационного спутника, в составе которого имеется система терморегулирования (СТР) с дублированными жидкостными трактами.

Изобретение относится к гироскопическим системам управления пространственным (угловым) положением космических аппаратов. .

Изобретение относится к управлению ориентацией и движением центра масс космического аппарата (КА). .

Изобретение относится к управлению ориентацией космического аппарата (КА). .

Изобретение относится к управлению угловым движением космических аппаратов. Для разгрузки системы силовых гироскопов от накопленного кинетического момента используют токовые контуры фазированной антенной решетки (ФАР). По магнитным моментам этих контуров определяют суммарное значение магнитного момента ФАР в каждом режиме ее работы. Затем вычисляют разгрузочные моменты, создаваемые взаимодействием магнитных моментов ФАР с магнитным полем Земли. При выполнении условия разгрузки определяют подходящий режим работы ФАР с требуемым разгрузочным моментом и проводят разгрузку. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности разгрузки системы силовых гироскопов. 5 ил.
Наверх