Электромагнитная опора

 

Союз Советскнк

Социалистическим т еслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕНИЯ

К АЭТ©У4ЗОМУ СВИ ВТВЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. сеид-еу (22) Заявлено 26.12. 78(21) 2702324/25-27 (53)М. Кл.

F 16 С 32/04 с присоединением заявки М (23} Приоритет

Гоеуяаретвеииый комитет

СССР по деяам изобретений и открытий

Опубликовано 15.0281. Бюллетень Й9 6 (У УДН 621. 822.

1 (088. 8) Дата опубликования описания 15. 02. 81 (72) Авторы изобретения

В. И. Костылев и Н. В. Басов

ВЦЩ ;;Ульянова (71) Заявитель

Чувашский государственный университет (5 4 ) ЭЛЕКТРОИАГ НИТНАЧ ОПОРА

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано например,для магнитной подвески рамок гидроскопов в тех случаях, когда требуется повышенная жесткость опор.

Известен электромагнитный подшипник с резонансным контуром, содержащий электромагниты переменного тока, внешние конденсаторы, образующие с катушками электромагнита резонансные контуры, подвешиваемый вал, снабженный ферромагнитным полюсом

Ь3 °

Недостатком известного подшипника является его невысокая жесткость.

Цель изобретения — увеличение жесткости электромагнитной опоры. указанная цель достигается тем, что один вывод внешнего конденсатора электрически соединен с магнитопроводом первого электромагнита, образующего рабочей поверхностью своего полюса одну обкладку первого конденсатора собственной емкости опоры, у которого вторая обкладка, являющаяся общей для второго конденсатора собственной емкости опорй„ образована рабочей поверхностью полюса вала, а магнитопровод второго электромагнита, образующего рабочей

2 поверхностью полюса первую обкладку второго..конденсатора собственной емкости опоры, электрически соединен со вторым..выводом внешнего конденсатора.

На фиг. 1 представлена конструкция электромагнитной опоры; на фиг. 2 — ее электрическая схема с использованием резонанса напряжений;

1О на фиг. 3 — то же, с использованием резонанса токов.

Предлагаемая электромагнитная опора конструктивно состоит из изолирующего основания 1, двух электромаг

15 нитов переменного тока, содержащих магнитопроводы 2 и 3, катушки 4 и

5, рабочие поверхности 6 и 7 полюсов электромагнитов, подвешиваеьый вал 8 с рабочей поверхностью 9 ферро3) магнитного полюса. Рабочие поверхности б и 7 полюсов магнитопроводов

2 и 3 электромагнитов и рабочая поверхность 9 полюса подвешиваемого вала образуют обкладки конденсатора

25 10 и 11 собственной емкости, показанных на фиг. 1 пунктиром. Для включения конденсаторов 10 и 11 магнитопроводы 2 и 3 электрически соединя-! ются с элементами схемы, при этом

30 конденсаторы 10 и 11 оказываются

804902 включенными последовательно. С противоположной стороны вала может быть установлен аналогичный подшипник.

Число электромагнитов может быть любым, в том числе и один. Однако в этом случае для подключения в схему обкладки конденсатора собственной емемкости, образованной рабочей поверхностью 9 полюса подвешиваемого вала 8, необходимо использовать гибкий токопровод, электрически соединенный с валом 8. 16

В предлагаемом электромагнитном подшипнике может быть использован как резонанс напряжений, так и резонанс токов и принципиального значения это не имеет.

Электрическая схема соединения элементов электромагнитного подшипника при использовании резонанса напряжений содержит катушки 4 и 5 электромагнитов, которые могут быть вклю- щ чены последовательно или параллельно, конденсаторы собственной емкости

10 и 11,включенные между собой последовательно, так как (Фиг. Ц одна обкладка 9 у них общая, подключены параллельно внешнему конденсатору

12, источник питания — источник 13 напряжения. Для подключения конденсаторов собственной емкости 10 и 11 параллельно внешнему конденсатору 12 магнитопроводы 2 и 3 электрически соединены с его выводами.

Электрическая схема соединения. элементов электромагнитного подшипника при использовании резонанса токов содержит катушки 4 и 5 электро- Зэ магнитов, конденсаторы собственной емкости 10 и 11, внешний конденсатор

12 и источник питания — источник 14 тока.

Работает электромагнитный подшип- 4 ник следующим образом.

В установившемя режиме при включенном источнике 13 или 14 питания по катушкам 4 и 5 электромагнитов протекает переменный ток. Величина 4$ суммарной индуктивности катушек и емкости конденсаторов резонансного контура выбираются таким образом, чтобы при заданной частоте источника питания система находилась вблизи уф резонанса, причем рабочая точка располагалась на ветви резонансной характеристики, соответствующей спаду тока в индуктивности при увеличении последней. Магнитный поток, созданный током в магиитопроводах 2 и 3, вызывает электромагнитное усилие, стремящееся сместить подвешенный вал

8 в сторону уменьшения рабочего зазора между поверхностями 6,7 и 9 полюсов. Однако в установившемся режиме N эта сила скомпеисярована электромагнитным усилием аналогично подшипника, расположенного на противоположном конце вала, поэтому вал остаетс в равновесии. И

Предположим, что под действием внешней силы вал 8 сместился от положения равновесия в сторону уменьшения рабочего зазора. Это приведет к тому, что увеличивается индуктивность катушек 4 и 5 и в отличие от известного возрастает и суммарная емкость резонансного контура за счет роста собственной емкости конденсаторов 10 и 11. Ток катушек 4 и 5 уменьшается сильнее, чем в известных электромагнитных подшипниках. Электромагнитное усилие снизится и подвешиваемый вал вернется в исходное состояние.

При удалении подвешиваемого вала

8 от магнитопроводов 2 и 3 индуктивность катушек 4 и 5 и суммарная емкость резонансного контура будут уменьшаться, что вызовет увеличение тока и силы притяжения электромагнитов, возвращающей подвешиваеьый вал

8 в положение равновесия.

Включение в резонанс контур внешнего конденсатора 12 нежелательно, так как он снижает степень изменения суммарной емкости прн изменении величины рабочего зазора и, следовательно, уменьшает жесткость подшипника. Необходимость в этом конденсаторе возникает в том случае, когда требуется точная настройка pesoнансного контура. Однако учитывая сравнительно высокую частоту источников питания, а также весьма малые зазоры подшипников, можно обеспечить собственную емкость подшипника значительно больше емкости внешнего конденсатора 12.

Увеличения собственной емкости

11 и 12 можно добиться использованием специально для этих целей дополнительных обкладок, располагаемых на свободном от полюсов электромагнитов в месте их включения в цепь параллельно внешнему конденсатору 12.

В электромагнитном подшипнике ток электромагнитов определяется не толь--. ко изменением величины индуктивности их катушк, но и изменением емкости резонансного контура, поскольку благодаря подключению параллельно внешнему конденсатору емкости, создаваемой полюсами электромагнитов и подвешиваемого вала, она также риобретает зависимость от величины зазора.

Предлагаеваай электромагнитный подшипник благодаря включению собствен-. ной емкости в резонансный контур, а также возможности использования электростатических сил обладает большей жесткостью, чем известные

Формула изобретения .Электромагнитная опора, содержащая, по меньшей мере, два электромагнита переменного тока, установленных

804902

Фиг.1

0vg3

Составитель Т. Хромова

Редактор М. Петрова Техред И.Ксштура Корректор Г. Решетннк

Заказ 10833/51 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ч-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 на изолирующем основании, внешний конденсатор, составляющий с катушками электромагнита резонансный контур, вал, снабженный ферромагнитным полюсом, отличающаяся тем, что, с целью увеличения жесткости, один вывод внешнего конденсатора электрически соединен с магнитопроводом первого электромагнита, образующего рабочей поверхностью своего полюса одну обкладку первого конденсатора собственной емкости опоры, у которого вторая обкладка, являющаяся общей для второго конденсатора собственной емкости опоры, образована рабочей поверхностью полюса вала, а магнижопровод второго электромагнита, образующего рабочей поверхностью полюса первую обкладку второго конденсатора собственной емкости опоры, электрически соединен со вторым выводом внешнего конденсатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Магнитные и магнитогидродинамические опоры. сост. цетлин, Y.

"Энергия", 1968, с. 54-57.