початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2242287

МАГНИТНАЯ ОПОРА вертикальні РОТОРА

Ім'я винахідника: Калітеевскій А.К. (RU); Глухів Н.П. (RU); Кантіна Б.І. (RU); Лісейкін В.П. (RU); Добулевіч В.М. (RU); Івакін В.А.
Ім'я патентовласника: Федеральне державне унітарне підприємство Виробниче об'єднання "Електрохімічний завод"
Адреса для листування: 198096, Санкт-Петербург, пр. Сутички, 47, Науково-технічний центр "Центротех-ЕХЗ", директору А.К. Калітеевскому
Дата початку дії патенту: 2003.01.23

Винахід відноситься до машинобудування і, переважно, до магнітних опор вертикальних роторів швидкообертаючих приладів, накопичувачів енергії, центрифуг, в яких верхня магнітна опора ротора забезпечує радіальну жорсткість і центрування ротора щодо корпусу і, одночасно, розвантажує нижню опору від осьової навантаження. Магнітна опора включає встановлений в корпусі кільцевої аксиально намагнічений магніт з полюсним наконечником і розміщену на роторі феромагнітну втулку, розташовану навпроти нижнього торця магніту. Причому в магнітних підшипниках відношення зовнішнього діаметра магніту до середнього діаметру феромагнітної втулки складає 1,2-1,5, ставлення внутрішнього діаметра магніту до середнього діаметру феромагнітної втулки складає 0,8-0,9, а відношення висоти магніту до його середньому діаметру становить 0 , 1-0,4. Доцільно, щоб магніт був встановлений по осі з мінімальним зазором по посадкової поверхні корпусу. Винахід покращує параметри опори за рахунок оптимізації масогабаритних показників магніту з рідкоземельних елементів.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до машинобудування і, переважно, до магнітних опор вертикальних роторів швидкообертаючих приладів, накопичувачів енергії, центрифуг, в яких верхня магнітна опора ротора забезпечує радіальну жорсткість і центрування ротора щодо корпусу і, одночасно, розвантажує нижню опору від осьової навантаження.

Відома магнітна опора ротора центрифуги, в якій на роторі розташована феромагнітна насадка, а розташований над нею аксіально намагнічений статорних магніт з полюсним наконечником встановлено на кришці корпусу з кільцевим зазором для можливості його переміщення в горизонтальній площині і центрування ротора (патент РФ №2115482).

Така магнітна опора дозволяє забезпечити хорошу центрування ротора щодо кришки корпусу, але вимагає додаткової технологічної операції для кожного виробу, що ускладнює серійний випуск продукції.

Найближчим технічним рішенням до запропонованого є магнітна опора, яка містить феромагнітну втулку, закріплену соосно на роторі, кільцевої аксіально намагнічений магніт, встановлений в корпусі над втулкою, і полярний наконечник у вигляді кільця з радіальної полицею у торця, що примикає до нижнього торця магніту. Феромагнітна втулка виконана з кільцевих радіальних виступом, товщина якого дорівнює 0,5-1,5 товщини стінки втулки, а його висота дорівнює 0,1-0,3 висоти втулки, а зовнішній діаметр радіальної полки полюсного наконечника дорівнює 0,92-0, 95 середнього діаметра кільцевого магніту (патент РФ №2054334).

Цей винахід підвищує жорсткість магнітної опори і знижує тиск на нижню опору, але не дає рекомендацій щодо вибору розмірів магніту, що є основним елементом магнітної опори - носієм магнітної енергії, оптимізація якого вносить істотну внесок в параметри магнітної системи. Особливо, і в першу чергу, це відноситься до магнітів з рідкоземельних матеріалів, наприклад, на основі системи неодим-залізо-бор.

Технічний результат винаходу полягає в зменшенні навантаження на нижню опору ротора при одночасному збільшенні радіальної жорсткості верхньої магнітної опори ротора, а й поліпшення його центрування без погіршення масогабаритних показників і ускладнення конструкції опори шляхом вибору раціональної форми і співвідношення розмірів магніту і взаємного розташування її елементів.

Для цього в магнітних підшипниках вертикального ротора, що включає встановлений в корпусі кільцевої аксиально намагнічений магніт з полюсним наконечником і розміщену на роторі феромагнітну втулку, розташовану навпроти нижнього торця магніту, ставлення зовнішнього діаметра магніту до середнього діаметру верхнього кінця феромагнітної втулки складає 1,2-1, 5, відношення внутрішнього діаметра магніту до середнього діаметру верхнього кінця феромагнітної втулки складає 0,8-0,9, а відношення висоти магніту до його середньому діаметру становить 0,1-0,4.

Крім того, в магнітних підшипниках вертикального ротора магніт встановлений по осі корпусу з мінімальним зазором по посадкової поверхні корпусу.

Винахід пояснюється кресленнями:

фіг.1 - поздовжній розріз магнітної опори вертикального ротора, фиг.2 - графік залежностей навантаження на нижню опору ротора і радіальної жорсткості верхньої магнітної опори ротора від розмірів магніту і феромагнітної втулки.

У немагнітному корпусі 1 (див. Фіг.1) встановлено аксіально намагнічений кільцевої магніт 2 з феромагнітним полюсним наконечником 3. Феромагнітна втулка 4 закріплена на роторі 5 співвісно з ним в його верхній частині і розташована навпроти нижнього торця магніту 2. Ротор 5 спирається на нижню опору 6, а у верхній магнітних підшипниках не має механічного контакту з нерухомими деталями.

Верхній кінець феромагнітної втулки 4 має внутрішній діаметр d _В і зовнішній діаметр _d H, так що середній діаметр верхнього кінця феромагнітної втулки 4 становить _d CP = (d _В + _d H) / 2. Ставлення зовнішнього діаметра d _Н магніту 2 до середнього діаметру _d CP феромагнітної втулки 4 становить 1,2-1,5, тобто виконується співвідношення D _Н / _d CP = 1,2-1,5, ставлення внутрішнього діаметра D _В магніту 2 до середнього діаметру _d CP феромагнітної втулки 4 становить 0,8-0,9, тобто виконується співвідношення D _В / _d CP = 0,8-0,9, а відношення висоти Н магніту 2 до його середньому діаметру _D CP = (D _В + D _Н) / 2 становить 0,1-0,4, тобто . виконується співвідношення H / _D CP = 0,1-0,4. При цьому магніт 2 встановлений по осі центрифуги з мінімальним зазором по посадкової поверхні корпусу, тобто внутрішній діаметр D _В магніту 2 виконаний з найбільшою точністю, яка визначає необхідний рівень центрування верхнього кінця феромагнітної втулки 4 ротора 5 відносно корпусу 1.

Кільцевій магніт 2 створює осесиметричної магнітне поле, сила тяжіння якого через феромагнітну втулку 4 розвантажує нижню опору 6 від частини сили ваги ротора і забезпечує верхній опорі радіальну жорсткість, тобто здатність протидіяти кутовим щодо нижньої опори відхилень ротора. Магнітний потік між полюсами магніту 2 замикається через полюсний наконечник 3 та феромагнітну втулку 4.

МАГНИТНАЯ ОПОРА працює наступним чином

У спокої і при обертанні ротора 5 осесимметричное магнітне поле магніту 2 утримує феромагнітну втулку 4 і пов'язаний з нею ротор 5 у вертикальному стаціонарному положенні, не перешкоджаючи обертанню ротора 5 на опорі 6. У разі відхилення ротора від осі корпусу 1 симетричність магнітного поля порушується, що створює радіальну силу, що перешкоджає відхиленню ротора 5 і повертає ротор 5 у вихідне положення при припиненні дії вимушених коливань.

Завдяки вибору геометричних параметрів магніту 2 в пропонованих діапазонах бажаних значень відносно феромагнітної втулки 4 забезпечується підвищена концентрація магнітного потоку в зазорі між втулкою 4 і наконечником 3 і забезпечується оптимальне співвідношення навантаження на опору 6 і поперечної жорсткості магнітної опори.

Розрахункові і експериментальні дослідження показали, що вибір геометричних розмірів магніту 2 поза вказаними діапазонів розмірів магніту погіршує робочі параметри магнітної опори. З залежностей на фиг.2 видно, що при _D h / _d CP <1,2 навантаження на опору різко збільшується, а поперечна жорсткість практично не змінюється, при _D H / _d CP> 1,5 навантаження на опору практично не змінюється, а поперечна жорсткість різко падає, незважаючи на те, що відбувається збільшення маси і енергії дорогого магніту.

Це пов'язано з тим, що відносне збільшення або зменшення розмірів магніту призводить до необхідності збільшення або зменшення розміру зазору між кінцем феромагнітної втулки 4 та наконечником 3, величина якого нелінійно і різноспрямовано впливає на навантаження в нижній опорі і поперечну жорсткість магнітної опори.

Для магнітної опори з D _В / _d CP = 0,8-0,9 магнітна вісь опори, виявляється, практично збігається, при існуючому розкиді властивостей і параметрів виготовлення, з геометричною віссю внутрішнього діаметра магніту 2, таким чином центрування ротора забезпечується розташуванням внутрішнього діаметра магніту 2 і, отже, якістю виконання і посадки цього діаметра в корпусі 1.

Крім того, за рахунок мінімального посадкового зазору між магнітом 2 і посадковим місцем корпусу, забезпечується геометрична центровка ротора 5, що встановлюється по магнітної осі магніту 2, яка в цьому випадку точно (до величини допуску на виготовлення внутрішнього діаметра D _В магніту 2 і посадочного місця корпусу ) збігається з віссю корпусу 1, що підвищує надійність і довговічність роботи ротора. Цей ефект геометричній центрування особливо проявляється в рідкоземельних енергоємних магнітах з оптимізованими даного винаходу співвідношеннями геометричних розмірами втулки і магніту, в яких магнітний потік значно більш сконцентрований.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Магнітна опора вертикального ротора, що включає встановлений в корпусі кільцевої аксиально намагнічений магніт з полюсним наконечником і розміщену на роторі феромагнітну втулку, розташовану навпроти нижнього торця магніту, що відрізняється тим, що відношення зовнішнього діаметра магніту до середнього діаметру верхнього кінця феромагнітної втулки складає 1,2 ... 1,5, відношення внутрішнього діаметра магніту до середнього діаметру верхнього кінця феромагнітної втулки складає 0,8 ... 0,9, а відношення висоти магніту до його середньому діаметру становить 0,1 ... 0,4.

2. Магнітна опора вертикального ротора по п.1, що відрізняється тим, що магніт встановлений по осі корпусу з мінімальним зазором по посадкової поверхні корпусу.

Версія для друку
Дата публікації 18.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів