Устройство для магнитной установки вала

Изобретение касается устройства для магнитной установки вала. Устройство для установки вала (3) содержит окружающее вал (3) магнитное ярмо (1) с U-образным профилем, причем плечи U-образного профиля расположены радиально, а отверстие U-образного профиля указывает на вал (3), по меньшей мере одно первое средство (2, 9, 10) для создания магнитной цепи (4), причем магнитная цепь (4) выполнена с возможностью формирования от магнитного ярма (1) к валу (3). Вал (3) установлен с эксцентриситетом в окружающем магнитном ярме (1) таким образом, что первый вертикально верхний промежуток (6) между валом (3) и магнитным ярмом (1) является меньшим, чем второй вертикально нижний промежуток (7) между валом (3) и магнитным ярмом (1). Упомянутое первое средство для создания магнитной цепи выполнено в виде кольцеобразной катушки (2), которая расположена вокруг вала (3) между радиальными плечами U-образного профиля магнитного ярма (1), или в виде постоянных магнитов (9, 10), которые присоединены к радиальным плечам U-образного профиля магнитного ярма (1). Технический результат: создание устройства для установки вала, которое обеспечивает уменьшение нагрузки весом вала при начале движения подшипника, вследствие чего уменьшаются явления износа. Даже во время эксплуатации подшипника подшипник разгружается. Вследствие этого явления износа во время эксплуатации также предпочтительно уменьшаются и увеличивается максимальный срок службы. Вследствие наличия разгрузки подшипника при начале движения, а также во время эксплуатации величину подшипника предпочтительно можно уменьшать. Вследствие этого предпочтительным образом может экономиться материал подшипника. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение касается устройства для магнитной установки вала.

Установка (опирание) вращающегося вала может выполняться с помощью подшипников скольжения или подшипников качения. В частности, для высоких опорных реакций и скоростей вращения и для очень больших диаметров подшипников, соответственно, диаметров валов подходит гидродинамический подшипник скольжения. При этом, несущая способность подшипника чаще всего пропорциональна вращающейся массе, которую она должны нести. Исключительно при разгоне и остановке (движении по инерции) гидродинамический подшипник невыгодно нагружается таким образом, что возникают явления износа. Также являются недостатком дополнительно созданные, например, по сравнению с подшипниками качения, затраты на изготовление и техобслуживание, например, для смены масла.

Поэтому, задачей настоящего изобретения является предоставить устройство для установки вала, которое преодолевает указанные недостатки.

Задача решается с помощью устройства согласно пункту 1 формулы изобретения.

Соответствующее изобретению устройство для установки вала включает в себя окружающее вал магнитное ярмо с U-образным профилем, причем отверстие (проем) U-образного профиля указывает на вал. Кроме того, оно включает в себя, по меньшей мере, одно первое средство для создания магнитной цепи, причем магнитная цепь выполнена с возможностью формирования от магнитного ярма к валу. При этом, вал установлен с эксцентриситетом в окружающем магнитном ярме таким образом, что первый вертикально верхний промежуток между валом и магнитным ярмом является меньшим, чем второй вертикально нижний промежуток между валом и магнитным ярмом.

Здесь, «вертикально внизу» и «вертикально вверху» относится к преобладающей соответственно на месте гравитации. Посредством магнитной цепи и различным промежутками между валом и магнитным ярмом подшипник разгружается, т.к. образуется сила, которая действует в соответствующем месте установки противоположно силе тяжести. Таким образом, подшипник предпочтительно уже меньше нагружается весом вала уже при начале движения подшипника, вследствие чего уменьшаются явления износа. Даже во время эксплуатации подшипника подшипник разгружается. Вследствие этого, явления износа во время эксплуатации также предпочтительно уменьшаются и увеличивается максимальный срок службы. Вследствие наличия разгрузки подшипника при начале движения, а также во время эксплуатации величину подшипника предпочтительно можно уменьшать. Вследствие этого, предпочтительным образом может экономиться материал подшипника.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения первое средство включает в себя кольцеобразную катушку. Эта катушка расположена внутри отверстия U-образного профиля магнитного ярма вокруг вала. В таком случае, магнитная цепь осуществляется, как уже описывалось, от магнитного ярма к валу и образует силу, которая действует противоположно силе тяжести. Предпочтительно, эта сила может действовать уже перед началом движения подшипника, так что разгон подшипника поддерживается гидростатически. Катушка может быть медной катушкой или сверхпроводящей катушкой. Предпочтительно, сверхпроводящая катушка может поддерживать (нести) более высокий вес, то есть, в частности, тяжелые валы.

В одном другом предпочтительном варианте осуществления изобретения, первое средство включает в себя, по меньшей мере, один первый и один второй постоянные магниты. Эти постоянные магниты присоединяются к первому и второму радиально расположенным плечам U-образного профиля магнитного ярма. Здесь, «аксиально» означает параллельно валу, а «радиально» означает перпендикулярно валу. Предпочтительно, здесь также уже до запуска подшипника образуется сила, которая действует противоположно силе тяжести. Вследствие этого, явления износа подшипника, предпочтительно, уменьшаются.

В одном другом варианте осуществления изобретения полярность первого постоянного магнита на первом плече является обратной полярности второго постоянного магнита на втором плече. Вследствие этого, магнитная цепь (магнитный контур) от магнитного ярма к валу образуется таким образом, что возникает сила, которая действует противоположно силе тяжести. Вследствие этого, подшипник предпочтительным образом разгружается и явления износа уменьшаются.

В одном другом предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство включает в себя второе средство для смещения магнитного ярма относительно вала. Предпочтительно, вследствие этого, расположение вала в окружающем магнитном ярме может изменять так, что сила магнитной цепи может оптимально действовать противоположно силе тяжести. Также термические расширения вала могут компенсироваться посредством смещения.

В одном другом предпочтительном усовершенствовании изобретения второе средство жестко соединено с магнитным ярмом. Вследствие этого, смещение может осуществляться прямо и непосредственно.

В одном другом предпочтительном варианте осуществления изобретения первый и второй промежуток между магнитным ярмом и валом заполнен текучей средой. Особенно предпочтительно текучая среда представляет собой воздух. Эта текучая среда может иметься при давлении окружающей среды или пониженном давлении (разряжение) в подшипнике. Текучая среда альтернативно может быть жидкостью.

В одном другом предпочтительном варианте осуществления изобретения, устройство включает в себя управляющий блок для регулирования магнитной цепи, причем первый и второй промежуток выполнены с возможность настройки посредством этого управляющего блока. Предпочтительно, вследствие этого, могут регулироваться, например, термическое расширение вала или же колебания (вибрации) вала. Это также предпочтительно уменьшает явления износа подшипника.

Изобретение на основании прилагаемых чертежей еще раз поясняется более подробно посредством конкретных примеров осуществления изобретения.

Показанные примеры представляют собой предпочтительные варианты осуществления изобретения. Функционально похожие элементы на фигурах имеют одинаковые ссылочные позиции. Чертежи показывают:

Фиг.1 вид сбоку магнитного ярма с валом и выравнивающим устройством;

Фиг.2 вид в разрезе магнитного ярма с катушкой и валом;

Фиг.3 вид сбоку магнитного ярма с постоянными магнитами, валом и выравнивающим устройством;

Фиг.4 вид в разрезе магнитного ярма с постоянным магнитом и валом.

Фиг.1 показывает вид сбоку на подшипник для вала 3. Подшипник включает в себя магнитное ярмо 1, катушку 2, вал 3 и выравнивающее устройство 5. Фиг.1 наглядно показывает, что магнитное ярмо 1 расположено вокруг вала 3. Кроме того, становится понятно, что первый промежуток 6 между валом 3 и магнитным ярмом 1 меньше, чем второй промежуток 7 между валом 3 и магнитным ярмом 1. Катушка 2 может быть медной катушкой или сверхпроводящей катушкой. В случае медной катушки, первый промежуток 6 обычно составляет 1 мм, в случае сверхпроводящей катушки, первый промежуток 6 обычно составляет от 1 мм до 5 см. Второй промежуток 7 составляет, в частности, 80% от первого промежутка 6. Диаметр вала 3 составляет, в частности, между 5 см и 3 м. Наружный диаметр магнитного ярма 1 на 20% - 30% больше, чем диаметр вала 3.

Фиг.2 показывает, что катушка 2 расположена внутри U-образного профиля магнитного ярма 1. Магнитная цепь 4 замыкается через магнитное ярмо 1, первый промежуток 6, в частности воздушный зазор, и вал 3. Кроме того, фиг.2 наглядно показывает, что первый промежуток 6 меньше, чем второй промежуток 7. Посредством магнитных цепей 4 становится заметно, что действует противоположная силе тяжести магнитная сила. Эта сила разгружает подшипник. В частности, при разгоне подшипника этот подшипник разгружается так, что явления износа отчетливо уменьшаются.

Вал 3 обычно является ферромагнитным стальным валом. Чтобы уменьшить в магнитной цепи 4 потери в результате вихревых токов, наружный слой вала 3 выполняется в виде пакета металлических листов. Этот пакет металлических листов служит в качестве изолирующего слоя и препятствует прохождению тока. Альтернативно является возможным формировать вал 3 из неэлектропроводного, соответственно, почти не электропроводного материала. Обычно, в качестве материалов используются волокнистый композиционный материал или высококачественная сталь.

Для магнитного ярма 1 и выравнивающего устройства 5 в качестве материала обычным образом используется сталь.

Фиг.3 и 4 показывают другой пример осуществления подшипника. На фиг.3 можно видеть, что подшипник кольцеобразно полностью окружает вал. В отличие от фиг.1 и 2, магнитное поле создается постоянными магнитами 9, 10. На фиг.4 можно видеть, что эти постоянные магниты 9, 10 расположены таким образом, что они продолжают плечи (полки) U-образного профиля магнитного ярма 1 в направлении вала 3. Обычно, постоянные магниты включают в себя феррит и/или неодим. Кроме того, полярность первого и второго постоянных магнитов 9, 10 относительно вала 3 является противоположной. Это является целесообразным случаем для того, чтобы магнитная цепь 4 формировалась через магнитное ярмо 1 и вал 3. Также здесь можно видеть, что первый промежуток 6 между магнитным ярмом 1 и валом 3 меньше, чем второй промежуток 7. Вследствие этого образуется магнитная сила, которая действует противоположно силе тяжести и разгружает подшипник, соответственно, вал 3. Явления износа предпочтительным образом уменьшаются.

Диаметр вала 3 составляет, в частности, между 5 см и 3 см. в таком случае, наружный диаметр магнитного ярма 1, аналогично примеру осуществления на фиг.1 и 2, на 20% - 30% больше, чем диаметр вала 3.

1. Устройство для установки вала (3), содержащее

окружающее вал (3) магнитное ярмо (1) с U-образным профилем, причем плечи U-образного профиля расположены радиально, а отверстие U-образного профиля указывает на вал (3),

по меньшей мере одно первое средство (2, 9, 10) для создания магнитной цепи (4), причем магнитная цепь (4) выполнена с возможностью формирования от магнитного ярма (1) к валу (3),

вал (3) установлен с эксцентриситетом в окружающем магнитном ярме (1) таким образом, что первый вертикально верхний промежуток (6) между валом (3) и магнитным ярмом (1) является меньшим, чем второй вертикально нижний промежуток (7) между валом (3) и магнитным ярмом (1),

причем упомянутое первое средство для создания магнитной цепи выполнено в виде кольцеобразной катушки (2), которая расположена вокруг вала (3) между радиальными плечами U-образного профиля магнитного ярма (1), или в виде постоянных магнитов (9, 10), которые присоединены к радиальным плечам U-образного профиля магнитного ярма (1).

2. Устройство по п.1, причем полярность первого постоянного магнита (9) на первом плече противоположна полярности второго постоянного магнита (10) на втором плече.

3. Устройство по одному из предшествующих пунктов со вторым средством (5) для смещения магнитного ярма (1) относительно вала (3).

4. Устройство по п.3, причем второе средство (5) жестко соединено с магнитным ярмом (1).

5. Устройство по одному из предшествующих пунктов, причем первый и второй промежутки (6, 7) заполнены текучей средой.

6. Устройство по п.5, причем первый и второй промежутки (6, 7) заполнены воздухом (8).

7. Устройство по одному из предшествующих пунктов с управляющим блоком для регулирования магнитной цепи (4), причем первый и второй промежутки (6, 7) выполнены с возможностью настройки посредством управляющего блока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к подшипникам, в особенности к магнитным подшипникам, используемым в ротационных машинах, имеющих ротор. Магнитный подшипниковый узел (10) для ротационной машины имеет роторный вал (12), причем указанный узел содержит магнитопровод (18) статора, прикрепленный к неподвижному опорному элементу (26) и содержащий по меньшей мере один элемент (22) из ферромагнитного материала и по меньшей мере одну катушку (20), причем указанный ферромагнитный элемент и указанная по меньшей мере одна катушка помещены в защитный кольцевой корпус (24), оставляя открытыми поверхность (22а) вращения указанного ферромагнитного элемента (22) и поверхность (20а) вращения указанной по меньшей мере одной катушки (20).

Изобретение относится к подшипникам, в частности к магнитным подшипникам, используемым в ротационных машинах, имеющих ротор. Магнитный подшипниковый узел для ротационной машины имеет обмотку (17) ротора и магнитную обмотку (18, 44) статора, закрепленную на неподвижном опорном элементе (26, 2), имеющем по меньшей мере один элемент, выполненный из ферромагнитного материала (22, 48), и по меньшей мере одну катушку (20, 46), при этом оба эти элемента установлены в защитном кольцевом корпусе (24, 50), оставляя открытой поверхность вращения (22а, 48а) указанного ферромагнитного элемента (22, 48).

Изобретение относится к магнитным опорам цилиндрического типа на основе сверхпроводников. Магнитная опора цилиндрического типа на высокотемпературных сверхпроводниках содержит цилиндрический корпус, внутри которого расположен магнитный ротор и статор с высокотемпературными сверхпроводниками.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно к компрессорным машинам, насосам, двигателям и т.д., имеющим опорные подшипники для вращающегося вала с нагрузочной массой.

Изобретение относится к устройствам бесконтактного электромагнитного подвеса вертикального вала ротора, более конкретно - к электромагнитным подшипникам, предназначенным для использования в различных электрических машинах с вертикальным расположением вала ротора, таких как электромеханические накопители энергии, ветрогенераторы и т.п.

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована в конструкциях, включающих гибкий ротор на электромагнитных подшипниках (ЭМП). Технический результат - повышение надежности и ресурса работы гибкого ротора на ЭМП в результате увеличения степени компенсации остаточного дисбаланса за счет формирования в каждом радиальном ЭМП гибкого ротора двух дополнительных ортогональных управляющих сил, повышающих эффективность корректировки положения оси гибкого ротора в переходных режимах и определяемых с помощью предлагаемых системы и порядка управления работой гибкого ротора.

Изобретение относится к устройству магнитного подшипника. Устройство магнитного подшипника содержит первое магнитное устройство, которое выполнено кольцеобразным и имеет центральную ось (1), для удержания вала (2) с возможностью поворота посредством магнитных сил на центральной оси, второе магнитное устройство, которое является независимым от первого магнитного устройства, для компенсации предопределенной силы, которая воздействует на вал (2), причем второе магнитное устройство выполнено кольцеобразным и расположено концентрично к первому магнитному устройству.

Изобретение относится к магнитным подшипникам для вращающихся машин, в соответствии с чем подшипник представляет собой интегрированную радиально-осевую конструкцию, при этом осевой магнитный поток управления проходит через центральное отверстие магнитомягкого сердечника.

Изобретение относится к энергетическим машинам, выполненным в несмазываемом исполнении, содержащим полости низкого и высокого давления (компрессорные машины, авиационные двигатели, насосы и т.п.).

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при проектировании, например, газотурбинных установок замкнутого цикла большой мощности.

Изобретение относится к подшипникам, в особенности к магнитным подшипникам, используемым в ротационных машинах, имеющих ротор. Магнитный подшипниковый узел (10) для ротационной машины имеет роторный вал (12), причем указанный узел содержит магнитопровод (18) статора, прикрепленный к неподвижному опорному элементу (26) и содержащий по меньшей мере один элемент (22) из ферромагнитного материала и по меньшей мере одну катушку (20), причем указанный ферромагнитный элемент и указанная по меньшей мере одна катушка помещены в защитный кольцевой корпус (24), оставляя открытыми поверхность (22а) вращения указанного ферромагнитного элемента (22) и поверхность (20а) вращения указанной по меньшей мере одной катушки (20).

Изобретение относится к подшипникам, в частности к магнитным подшипникам, используемым в ротационных машинах, имеющих ротор. Магнитный подшипниковый узел для ротационной машины имеет обмотку (17) ротора и магнитную обмотку (18, 44) статора, закрепленную на неподвижном опорном элементе (26, 2), имеющем по меньшей мере один элемент, выполненный из ферромагнитного материала (22, 48), и по меньшей мере одну катушку (20, 46), при этом оба эти элемента установлены в защитном кольцевом корпусе (24, 50), оставляя открытой поверхность вращения (22а, 48а) указанного ферромагнитного элемента (22, 48).

Группа изобретений относится к вращающимся машинам. Вращающаяся машина содержит вал (14), корпус, по меньшей мере один основной магнитный подшипник, присоединенный к валу (14) для поддержки с возможностью вращения вала внутри корпуса, по меньшей мере один первый и один второй вспомогательные подшипники (20, 22), расположенные между валом и корпусом для поддержки осевых и радиальных нагрузок, и первое и второе осевые упорные средства (44, 54), расположенные на валу ля передачи осевых нагрузок к внутренним кольцам подшипников качения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высокоскоростных электрических машинах. Технический результат: состоит в повышении надежности, повышении к.п.д.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высокоскоростных электрических машинах. Технический результат: состоит в повышении надежности, повышении к.п.д.

Изобретение относится к магнитным опорам цилиндрического типа на основе сверхпроводников. Магнитная опора цилиндрического типа на высокотемпературных сверхпроводниках содержит цилиндрический корпус, внутри которого расположен магнитный ротор и статор с высокотемпературными сверхпроводниками.

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии на бесконтактных подшипниках. Технический результат - повышение точности управления и надежности электрической машины с ротором на бесконтактных подшипниках, возможность применения во всех типах бесконтактных подшипников и измерения перекосов ротора в осевом направлении.

Изобретение относится к магнитному подшипнику (1), предназначенному для ротационной установки, содержащей ротор (4). Магнитный подшипник (1), предназначенный для ротационной установки, имеющей ротор (4), и содержащий статорный магнитопровод (5), прикрепленный к неподвижному опорному компоненту (9) и содержащий по меньшей мере одну обмотку (6) и ферромагнитное тело (7), размещенные в защитной кольцеобразной опоре (8), которая прикреплена к неподвижному опорному компоненту (9) и оставляет незакрытой поверхность ферромагнитного тела (7) и поверхность указанной по меньшей мере одной обмотки (6), при этом указанная защитная кольцеобразная опора (8) имеет U-образное сечение с радиальной перемычкой (10) и внутренним и наружным осевыми выступами (11, 12).

Изобретение относится к магнитному подшипнику (1), заключенному в кожух и предназначенному для ротационной установки, содержащей ротор (4). Магнитный подшипник (1) сдержит статорный магнитопровод (5), прикрепленный к неподвижному опорному компоненту (2), причем статорный магнитопровод (5) содержит по меньшей мере одну обмотку (6) и ферромагнитное тело (7), размещенные в металлическом защитном ограждении.

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к магнитным опорам быстровращающихся роторов, например роторов газовых центрифуг, накопителей энергии, генераторов, гироскопов и подобных устройств.

Изобретение касается устройства для магнитной установки вала. Устройство для установки вала содержит окружающее вал магнитное ярмо с U-образным профилем, причем плечи U-образного профиля расположены радиально, а отверстие U-образного профиля указывает на вал, по меньшей мере одно первое средство для создания магнитной цепи, причем магнитная цепь выполнена с возможностью формирования от магнитного ярма к валу. Вал установлен с эксцентриситетом в окружающем магнитном ярме таким образом, что первый вертикально верхний промежуток между валом и магнитным ярмом является меньшим, чем второй вертикально нижний промежуток между валом и магнитным ярмом. Упомянутое первое средство для создания магнитной цепи выполнено в виде кольцеобразной катушки, которая расположена вокруг вала между радиальными плечами U-образного профиля магнитного ярма, или в виде постоянных магнитов, которые присоединены к радиальным плечам U-образного профиля магнитного ярма. Технический результат: создание устройства для установки вала, которое обеспечивает уменьшение нагрузки весом вала при начале движения подшипника, вследствие чего уменьшаются явления износа. Даже во время эксплуатации подшипника подшипник разгружается. Вследствие этого явления износа во время эксплуатации также предпочтительно уменьшаются и увеличивается максимальный срок службы. Вследствие наличия разгрузки подшипника при начале движения, а также во время эксплуатации величину подшипника предпочтительно можно уменьшать. Вследствие этого предпочтительным образом может экономиться материал подшипника. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх