PL223408B1 - Elektrodynamiczne łożysko magnetyczne - Google Patents

Abstract

Elektrodynamiczne łożysko magnetyczne charakteryzuje się tym, że układ tłumienia drgań jest umieszczony między stojanem a wałem (1) i posiada dwie tuleje z przewodzącego materiału niemagnetycznego: pierwszą (4) i drugą (9), które umieszczone są na końcach ramion magnetowodu stojana (5). Magnetowód układu tłumienia drgań (2) ma kształt pierścienia i umieszczony jest na wale (1) urządzenia, w którym usytuowane jest łożysko, a magnesy trwałe: pierwszy (3) i drugi (8) namagnesowane są promieniowo i umieszczone na obwodzie magnetowodu układu tłumienia drgań (2).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest elektrodynamiczne łożysko magnetyczne, przeznaczone do łożyskowania maszyn wirujących o małych oporach tarcia.

Znane z pracy doktorskiej Fabrizo I., „Electrodynamic Bearings”, Marzo 2010, łożysko elektrodynamiczne zbudowane jest z płaskiej tarczy, wykonanej z niemagnetycznego materiału przewodzącego, dwóch magnesów trwałych w kształcie pierścieni namagnesowanych osiowo oraz magnetowodu, którego przekrój poprzeczny ma kształt dwóch liter C zwróconych do siebie. Magnesy trwałe umieszczone są równolegle względem siebie, wewnątrz przestrzeni ograniczonej przez magnetowód, przy czym pierwszy magnes przymocowany jest do ramienia górnego, natomiast drugi magnes prz ymocowany jest do ramienia dolnego magnetowodu. Płaska tarcza, stanowiąca wirnik swobodnie porusza się w przestrzeni między magnesami. Magnesy trwałe wraz z magnetowodem stanowią stojan łożyska. Łożysko elektrodynamiczne wyposażone jest w tłumik drgań, który przymocowany jest do stojana łożyska oraz obudowy urządzenia, w którym zastosowane jest łożysko. Układ tłumiący drgania może być w postaci gumowych przekładek, elektromagnesów, tłumika hydraulicznego oraz tłumika elektrodynamicznego. Tłumik elektrodynamiczny posiada płaską tarczę z przewodzącego materiału niemagnetycznego, dwa magnesy trwałe w kształcie pierścieni, namagnesowane osiowo oraz magnetowód, którego przekrój poprzeczny ma kształt dwóch liter C zwróconych do siebie. Magnetowód tłumika przymocowany jest do obudowy urządzenia zawierającego przynajmniej dwa łożyska elektrodynamiczne i silnik napędowy. Magnesy trwałe tłumika drgań umieszczone są równolegle względem siebie, wewnątrz przestrzeni ograniczonej przez magnetowód tego tłumika, przy czym, pierwszy m agnes przymocowany jest do ramienia górnego, natomiast drugi magnes przymocowany jest do ramienia dolnego. Płaska tarcza porusza się w przestrzeni między magnesami i jest przymocowana do m agnetowodu stojana łożyska elektrodynamicznego.

W znanym elektrodynamicznym łożysku, tłumik drgań tłumi drgania wirnika dopiero po przeniesieniu ich na stojan łożyska. Połączenie stojana łożyska z tłumikiem drgań wymaga dodatkowych elementów konstrukcyjnych, które znacznie powiększają gabaryty łożyska.

Istota elektrodynamicznego łożyska magnetycznego według wynalazku polega na tym, że układ tłumienia drgań jest umieszczony między stojanem, a wałem i posiada dwie tuleje z przewodzącego materiału niemagnetycznego: pierwszą i drugą, które umieszczone są na końcach ramion magnetowodu stojana. Magnetowód układu tłumienia drgań ma kształt pierścienia i umieszczony jest na wale urządzenia, w którym usytuowane jest łożysko. Magnesy trwałe: pierwszy i drugi namagnesowane są promieniowo i umieszczone na obwodzie magnetowodu układu tłumienia drgań. Korzystnie jest, gdy magnesy trwałe stojana łożyska posiadają jednostronnie ściętą krawędź.

W elektrodynamicznym łożysku magnetycznym według wynalazku, drgania wirnika tłumione są bezpośrednio na wirniku, a tym samym u źródeł ich generowania. Dodatkowo, skośne ścięcia magnesów trwałych stojana zmniejszają miejscowe nasycenie jego magnetowodu oraz zmniejszają masę całego łożyska. Rozmieszczenie elementów układu tłumienia drgań w łożysku według wynalazku powoduje, że jest to rozwiązanie kompaktowe o znacznie mniejszych rozmiarach w stosunku do rozmiarów znanego łożyska.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania objaśniony jest bliżej na rysunku przedstawiającym przekrój osiowy elektrodynamicznego łożyska magnetycznego.

Elektrodynamiczne łożysko magnetyczne według wynalazku posiada stojan, wirnik i wyposażone jest w układ tłumiący drgania wirnika. W stojanie łożyska są dwa magnesy trwałe: pierwszy 6 i drugi 10, które posiadają kształt pierścieni z jednostronnym skosem i namagnesowane są osiowo. Magnesy te połączone są ze sobą magnetowodem stojana 5, którego przekrój poprzeczny ma kształt dwóch liter C zwróconych do siebie. Namagnesowane osiowo magnesy trwałe: pierwszy 6 i drugi 10 mają kształt pierścieni i usytuowane są równolegle względem siebie, wewnątrz przestrzeni ograniczonej przez magnetowód stojana 5, przy czym magnes pierwszy 6 przymocowany jest do ramienia górnego magnetowodu stojana 5, natomiast magnes drugi 10 przymocowany jest do ramienia dolnego magnetowodu stojana 5. Na końcach ramion magnetowodu stojana 5 umieszczone są dwie niemagnetyczne tuleje przewodzące: pierwsza 4 i druga 9. Magnesy trwałe: pierwszy 6 i drugi 10, magnetowód stojana 5 oraz tuleje: pierwsza 4 i druga 9 stanowią stojan łożyska, w którym tuleje: pierwsza 4 i druga 9 są elementami układu tłumienia drgań.

Wirnik łożyska elektrodynamicznego według wynalazku posiada płaską tarczę wykonaną z niemagnetycznego materiału przewodzącego 7, która przymocowana jest do magnetowodu układu tłuPL 223 408 B1 mienia drgań 2 i swobodnie porusza się w przestrzeni między magnesami trwałymi: pierwszym 6 i drugim 10. Na wale 1 umieszczony jest magnetowód układu tłumienia drgań 2 w kształcie tulei, na obwodzie którego umieszczone są dwa magnesy trwałe: pierwszy 3 i drugi 8 w kształcie pierścieni, namagnesowane promieniowo. Magnetowód układu tłumienia drgań 2, magnesy trwałe: pierwszy 3 i drugi 8 oraz płaska tarcza 7 stanowią wirnik elektrodynamicznego łożyska magnetycznego, w którym magnetowód układu tłumienia drgań 2 oraz magnesy trwałe pierwszy 3 i drugi 8 są elementami układu tłumienia drgań.

Układ tłumienia drgań jest umieszczony między stojanem, a wałem 1 i składa się z magnetowodu tego układu 2 w kształcie pierścienia i z dwóch magnesów trwałych pierwszego 3 i drugiego 8 w kształcie pierścieni namagnesowanych promieniowo, które są umieszczone w wirniku oraz z dwóch tulei: pierwszej 4 i drugiej 9 z przewodzącego materiału niemagnetycznego umieszczonych w stojanie elektrodynamicznego łożyska magnetycznego według wynalazku. Magnetowód układu tłumienia drgań 2 umieszczony jest na wale 1 urządzenia, w którym usytuowane jest łożysko. Dwie tuleje: pierwsza 4 i druga 9 wykonane z przewodzącego materiału niemagnetycznego umieszczone są na końcach ramion magnetowodu stojana 5 łożyska elektrodynamicznego.

Jeżeli wirnik łożyska porusza się w centralnej części stojana, wówczas łożysko elektrodynamiczne nie generuje żadnej siły. Natomiast, gdy na skutek zewnętrznej siły nastąpi przesunięcie wirn ika względem stojana w kierunku promieniowym, to w wirującej płaskiej tarczy 7 wirnika generowane są prądy wirowe, które wraz z polem magnetycznym wytworzonym przez magnesy trwałe stojana: pierwszy 6 i drugi 10 generują siłę Lorentza. Wytworzona w ten sposób siła elektrodynamiczna działa pod pewnym kątem do siły zewnętrznej, zależnym od prędkości obrotowej wirnika, co powoduje jego drgania. Drgania wirnika tłumione są przez układ tłumienia drgań elektrodynamicznego łożyska m agnetycznego według wynalazku.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Elektrodynamiczne łożysko magnetyczne posiadające stojan i wirnik oraz wyposażone w układ tłumienia drgań, przy czym stojan zawiera dwa magnesy trwałe w kształcie pierścieni połączone ze sobą magnetowodem, a wirnik zawiera płaską tarczę z niemagnetycznego materiału przewodzącego, a układ tłumienia drgań zawiera magnetowód, dwa magnesy trwałe w kształcie pierścieni umieszczone względem siebie równolegle, znamienne tym, że układ tłumienia drgań jest umieszczony między stojanem, a wałem (1) i posiada dwie tuleje z przewodzącego materiału niemagnetycznego: pierwszą (4) i drugą (9), które umieszczone są na końcach ramion magnetowodu stojana (5), przy czym magnetowód układu tłumienia drgań (2) ma kształt pierścienia i umieszczony jest na wale (1) urządzenia, w którym usytuowane jest łożysko, a magnesy trwałe: pierwszy (3) i drugi (8) namagnesowane są promieniowo i umieszczone na obwodzie magnetowodu układu tłumienia drgań (2).
2. 2. Łożysko, według zastrz. 1, znamienne tym, że magnesy trwałe stojana (6) łożyska posiadają jednostronnie ściętą krawędź.