SU1141241A1 - Опорный магнитный узел - Google Patents

Abstract

ОПОРНЫЙ МАГНИТНЫЙ УЗЕЛ, содержащий вал, смонтированный в корпусе при помощи радиальных магнитных подшипников и осевых механических упоров , а также смонтированное на валу подвижное звено, зафиксированное при помощи упорного магнитного подшипника, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  ресурса работы и улучшени  динамических характеристик , он снабжен компенсирующим устройством, размещенным между валом и упорным магнитным подшипником и выполненным из двух концентрично расположенных кольцевых посто нных магнитов, радиально намагниченных в противоположных направлени х, внешний магнит жестко закреплен в центральной части подвижного звена, а внутренний - на валу, подвижное звено соединено с валом при помощи по меньшей мере двух параллельных упругих пластин , установленных перпендикул рно оси вала, жестко соединенных с валом и с подвижным звеном. -

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , а именно к устройствам дл  разгрузки подшипника, и может быть использовано в высокоскоростных устройствах: центрифугах , моторах, накопител х энергии и т. п., Известен комбинированный опорный узел, где применены магнитные подшипники (радиальные или упорные) совместно с механическими упорами. Последние устанавливают по ос м неустойчивого равновеси  магнитных подшипников 1. Недостатком этого опорного узла  вл етс  то, что нагрузка, приложенна  к подвешенному телу, в полной мере передаетс  на механические упоры и соответственно способствует их быстрому износу, вызыва  при этом потери энергии на трение и создава  моменты сопротивлени  вращению. . Наиболее близким к изобретению по технической суш,ности и достигаемому результату  вл етс  магнитный подвес, содержаший вал, смонтированный в корпусе на ра-20 диальных магнитных подшипниках, снабженных осевыми механическими упорами, и подвижное звено (оно же подвешенное тело), посаженное на валу подвижно относительно него в осевом направлении и за-25 фиксированное в этом направлении относительно корпуса посредством упорных магнитных подшипников 2. Осевые упоры в этом устройстве нагружаютс  лишь силами сопротивлени  (трени ) перемешению подвижного звена вдоль30 вала, и хот  эти силы во много раз меньше сил, приложенных к подвешенному телу, они все же способствуют износу механических упоров. Кроме того, нежелательно присутствие подвижного контактного сопр жени  между валом и подвижным звеном, так35 как при высоких скорост х вращени  это создает опасность по влени  люфтов, дисбаланса , вибрации и разрушени . Цель изобретени  - увеличение ресурса работы -и улучшение динамических ха-до рактеристик. Указанна  цель достигаетс  тем, что опорный магнитный узел, содержащий вал, смонтированный в корпусе посредством радиальных магнитных подшипников и осевых механических упоров, а также смонтированное на валу подвижное звено, зафиксированное посредством упорного магнитного подщипника, снабжен компенсирующим устройством, размещенным между валом и упорным магнитным подшипником игп выполненным из двух концентрично расположенных кольцевых посто нных магнитов, радиально намагниченных в противоположных направлени х, внешний магнит жестко, закреплен в центральной части подвижного звена, а внутренний - на валу, подвижное55 звено соединено с валом посредством по меньшей мере двух параллельных упругих пластин, установленных перпендикул рно оси вала, жестко соединенных с валом и с подвижным звеном. Подвижное звено имеет по отношению к валу такое осевое положение, при котором осевые составл юш,ие радиальных магнитных сил отталкивани  в зазоре уравновешены и, следовательно, равны нулю, а при отклонении от этого положени  в любую сторону по вл етс  осева  магнитна  сила, направленна  в сторону отклонени , создающа  отрицательную жесткос- ь, равную компенсируемой жесткости упругих направл юш ,их. На чертеже изображен опорный магнитный узел, сечение по оси вала, Опорный магнитный узел содержит вал 1 радиальные магнитные подшипники 2, осевые механические упоры 3, подвижное звено (подвешенное тело) 4, соединенное с валом 1 посредством упругих направл ющих 5, т. е. подвижно в осевом направлении, посто нный магнит 6 компенсирующей системы, жестко св занный с подвижным звеном 4, магнит 7 компенсирующей системы, жестко св занный с валом 1. На подвижном звене 4 закреплен кольцевой посто нный магнит упорного магнитного подшипника 8, который фиксирует подвижное звено 4 относительно неподвижного основани  (корпуса), При отсутствии действи  на подвижное звено 4 внешних сил радиальные магнитные подшипники 2 центрируют вал 1 радиально, в осевых же направлени х он фиксирован механическими упорами 3 в положении неустойчивого равновеси , т. е. в положении , когда осевые магнитные силы радиальных магнитных подшипников 2 на механические упоры 3 ,не действуют. Вместе с валом 1 через посредство упругих направл ющих 5 радиально центрируетс  и подвижное звено 4 (подвешенное тело), которое в осевых направлени х фиксируетс  относительно неподвижного основани  упорным магнитным прдшипником 8. При этом суммарна  радиальна  жесткость радиальных магнитных подшипников 2 должна быть больше отрицательной (радиальной) жесткости упорного магнитного подшипника 8 на величину, обеспечивающую противодействие ожидаемым радиальным нагрузкам на подвижное звено 4. Упругие направл ющие 5 в данном случае не нагружены, посто нные магниты 6 и 7 компенсирующей системы занимают положение осевого неустойчивого равновеси , т. е. положение, когда их осевые магнитные силы взаимно уравновешены, В случае приложени  к подвижному звену 4 внешних осевых сил, последние будут смещать его (в пределах рабочего зазора) до наступлени  равновеси  сил внешних и магнитных (упорного магнитного подшипника 8). При этом в силу того, что осевые перемещени  вала 1 ограничены механическими упорами 3, упругие направл ющие будут испытывать осевой прогиб с противодействующей силой, котора , действу  через вал 1, должна бы нагрузить механические упоры 3, но этогоне произойдет, так как осевое смещение подвижного звена 4 относительно вала 1 не только изгибает вдоль оси упругие направл ющие 5, но также смещает поето нные магниты 6 и 7 относительно друг друга, которые, отталкива сь, создадут осевую составл ющую силу, равную силе противодействи  упругих направл ющих, и скомпенсируют ее. Предложенное устройство фактически рещает проблему создани  трехосного подвеса тел на посто нных магнитах (не опроверга  теоремы Ирищоу). Здесь основополагающим  вл етс  то, что хот  предлагаемый опорный узел и нельз  отнести к бесконтактным магнитным подвесам (поскольку он имеет контакт хоть и не нагруженный ) , приложенные к подвещиваемому телу внещние силы компенсируютс  магнитными силами посто нных магнитов все же бесконтактно - рабочих зазорах. Конструктивно така  магнитна  система (с отрицательной осевой жесткостью) может быть и другой, например, она может состо ть из трех магнитов, расположенных вдоль оси в р д с осевыми зазорами и ориентированных в них на прит жение, при этом средний магнит может быть соединен с подвижным, звеном, а крайние с валом, или наоборот, и даже крайние магниты могут быть заменены ферромагнитными  кор ми. Главное, чтоб магнитна  система обладала двусторонней осевой неустойчивостью или, как ее еще называют, отрицательной жесткостью , равной жесткости направл ющих на упругих св з х. Тогда эти жесткости будут взаимно уравновещены и подвижное звено будет перемещатьс  относительно вала без сопротивлени , т. е. без сил противодействи , а следовательно, и без нагружени  осевых механических упоров.

Claims (1)

1. ОПОРНЫЙ МАГНИТНЫЙ УЗЕЛ, содержащий вал, смонтированный в корпусе при помощи радиальных магнитных подшипников и осевых механических упоров, а также смонтированное на валу подвижное звено, зафиксированное при помощи г--упорного магнитного подшипника, отличающийся тем, что, с целью увеличения ресурса работы и улучшения динамических характеристик, он снабжен компенсирующим устройством, размещенным между валом и упорным магнитным подшипником и выполненным из двух концентрично расположенных кольцевых постоянных магнитов, радиально намагниченных в противоположных направлениях, внешний магнит жестко закреплен в центральной части подвижного звена, а внутренний — на валу, подвижное звено соединено с валом при помощи по меньшей мере двух параллельных упругих пластин , установленных перпендикулярно оси вала, жестко соединенных с валом и с подвижным звеном.