RU2054334C1 - Magnetic support of gas centrifuge rotor - Google Patents
Magnetic support of gas centrifuge rotor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2054334C1 RU2054334C1 RU92005941/13A RU92005941A RU2054334C1 RU 2054334 C1 RU2054334 C1 RU 2054334C1 RU 92005941/13 A RU92005941/13 A RU 92005941/13A RU 92005941 A RU92005941 A RU 92005941A RU 2054334 C1 RU2054334 C1 RU 2054334C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- bushing
- sleeve
- radial
- face end
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к верхним опорам высокооборотных роторов с вертикальной осью вращения, посредством которых роторы удерживаются в вертикальном положении, например, роторов газовых ультрацентрифуг. The invention relates to the upper supports of high-speed rotors with a vertical axis of rotation, by which the rotors are held in a vertical position, for example, gas ultracentrifuge rotors.
В верхних опорах высокооборотных роторов с вертикальной осью вращения для уменьшения давления на нижнюю опору применяют магнитные подшипники, повышающие надежность и долговечность работы опор. Для выполнения функций осевой разгрузки нижней опоры и стабилизации вертикального положения оси вращения ротора верхняя магнитная опора должна обладать достаточными осевой силой притяжения и радиальной жесткостью и иметь при этом относительно малые массу и габариты вращающихся элементов. In the upper bearings of high-speed rotors with a vertical axis of rotation, magnetic bearings are used to reduce the pressure on the lower bearing, increasing the reliability and durability of the bearings. To perform the functions of axial unloading of the lower support and stabilization of the vertical position of the axis of rotation of the rotor, the upper magnetic support must have sufficient axial attractive force and radial stiffness and at the same time have relatively small mass and dimensions of the rotating elements.
Известна магнитная опора ротора центрифуги, вращающегося вокруг вертикальной оси, содержащая неподвижный кольцевой постоянный магнит с двумя полюсными наконечниками, разнесенными по радиусу и направленными вниз, и установленный на роторе якорь в виде втулки с двумя ответными по отношению к полюсным наконечникам кольцевыми выступами, имеющими одинаковые с полюсными наконечниками размеры и отделенными от них осевым зазором. Опора снабжена также по меньшей мере одним диском, установленным на роторе между кольцевыми электрообмотками, для компенсации части силы веса ротора и его осевых отклонений [1]
Эта магнитная опора разгружает нижнюю опору ротора и стабилизирует его вертикальное положение. Однако она отличается сложной конструкцией и имеет увеличенные массу и радиальные габариты вращающегося с ротором якоря, что неприемлемо для высокооборотных роторов.Known magnetic support of a rotor of a centrifuge rotating around a vertical axis, containing a fixed annular permanent magnet with two pole tips, spaced apart in radius and directed downward, and an anchor mounted on the rotor in the form of a sleeve with two ring protrusions that are opposite to the pole tips, having the same pole pieces dimensions and axial clearance separated from them. The support is also provided with at least one disk mounted on the rotor between the ring electric windings to compensate for part of the rotor weight force and its axial deviations [1]
This magnetic support unloads the lower support of the rotor and stabilizes its vertical position. However, it has a complex structure and has an increased mass and radial dimensions of the armature rotating with the rotor, which is unacceptable for high-speed rotors.
Известна также магнитная опора вертикального ротора центрифуги, содержащая расположенные по кольцу на верхнем и нижнем торцах ротора осевые выступы и ответные осевые выступы на корпусе центрифуги. В промежутках между стенкой корпуса и выступами на нем установлены постоянные магниты, с помощью которых корпус, вращающийся ротор и выступы на корпусе и на роторе образуют магнитную цепь. Корпус центрифуги, ротор и выступы выполнены из ферромагнитного материала [2]
В данный магнитной опоре ротора надо выдерживать малые рабочие зазоры между выступами на корпусе и на роторе как в верхней, так и в нижней частях центрифуги, что снижает надежность ее работы.The magnetic support of a vertical centrifuge rotor is also known, containing axial protrusions located on the ring at the upper and lower ends of the rotor and reciprocal axial protrusions on the centrifuge body. In the spaces between the wall of the housing and the protrusions, permanent magnets are mounted on it, with the help of which the housing, the rotating rotor and the protrusions on the housing and on the rotor form a magnetic circuit. Centrifuge body, rotor and protrusions made of ferromagnetic material [2]
In this magnetic support of the rotor, it is necessary to maintain small working gaps between the protrusions on the housing and on the rotor both in the upper and lower parts of the centrifuge, which reduces the reliability of its operation.
Ближайшим техническим решением к предложенному является магнитная опора ротора газовой центрифуги, содержащая ферромагнитную втулку, закрепленную соосно ротору на его верхней крышке, кольцевой аксиальной намагниченный магнит, установленный в корпусе центрифуги над втулкой соосно ей, и полюсный наконечник, выполненный в виде кольца с радиальной полкой у торца, примыкающего к нижнему торцу магнита [3]
Данная магнитная опора обеспечивает вращение ротора без механического контакта с элементами верхней части корпуса центрифуги, разгружает нижнюю опору действием осевой силы притяжения магнита и стабилизирует положение оси вращения ротора за счет радиальной жесткости, обусловленной действием осесимметричного магнитного поля. Однако конструкция элементов данной магнитной опоры не позволяет эффективно использовать энергию магнитного поля для повышения несущей способности и жесткости опоры. В этой опоре увеличение осевой силы притяжения ротора и повышение радиальной жесткости может быть достигнуто или за счет увеличения массы и габаритов элементов опоры (в том числе вращающихся элементов), или/и путем использования новых магнитных материалов, что существенно увеличивает стоимость.The closest technical solution to the proposed one is the magnetic support of the rotor of a gas centrifuge, containing a ferromagnetic sleeve fixed coaxially to the rotor on its upper cover, an annular axial magnetized magnet installed in the centrifuge body above the sleeve coaxially with it, and a pole piece made in the form of a ring with a radial shelf end face adjacent to the bottom end of the magnet [3]
This magnetic support provides the rotation of the rotor without mechanical contact with the elements of the upper part of the centrifuge housing, relieves the lower support by the axial force of attraction of the magnet and stabilizes the position of the axis of rotation of the rotor due to radial rigidity due to the action of an axisymmetric magnetic field. However, the design of the elements of this magnetic support does not allow the efficient use of magnetic field energy to increase the bearing capacity and rigidity of the support. In this support, an increase in the axial force of attraction of the rotor and an increase in radial stiffness can be achieved either by increasing the mass and dimensions of the support elements (including rotating elements), and / or by using new magnetic materials, which significantly increases the cost.
Задача, решается предлагаемым изобретением, состоит в том, чтобы уменьшить давление на нижнюю опору и повысить радиальную жесткость верхней магнитной опоры высокооборотного ротора газовой центрифуги без ухудшения массогабаритных показателей и усложнения конструкции опоры путем выбора рациональной формы, соотношений размеров и взаимного расположения ее элементов. The problem is solved by the invention, is to reduce the pressure on the lower support and increase the radial stiffness of the upper magnetic support of the high-speed rotor of the gas centrifuge without compromising weight and size and complicating the design of the support by choosing a rational shape, size ratios and relative positions of its elements.
Для решения этой задачи в предложенной магнитной опоре вертикального ротора газовой центрифуги, содержащей ферромагнитную втулку, закрепленную соосно ротору на его верхней крышке, кольцевой аксиально намагниченный магнит, установленный над втулкой соосно с ней в корпусе центрифуги, и полюсный наконечник, выполненный в виде кольца с радиальной полкой у торца, примыкающего к нижнему торцу магнита, ферромагнитная втулка в верхней части снабжена кольцевым радиальным выступом, толщина которого равна 0,5-1,5 толщины стенки втулки, а его высота равна 0,1-0,3 высоты втулки, ширина нижнего торца полюсного наконечника равна 1,8-2,2 ширины верхнего торца ферромагнитной втулки и превышает ширину ее торца со стороны внутренней и наружной поверхностей на одинаковую величину, а наружный диаметр радиальной полки полюсного наконечника равен 0,92-0,95 среднего диаметра кольцевого магнита. To solve this problem, in the proposed magnetic support of a vertical rotor of a gas centrifuge, containing a ferromagnetic sleeve fixed coaxially to the rotor on its upper cover, an annular axially magnetized magnet mounted above the sleeve coaxially with it in the centrifuge body, and a pole piece made in the form of a ring with a radial a shelf at the end adjacent to the lower end of the magnet, the ferromagnetic sleeve in the upper part is equipped with an annular radial protrusion, the thickness of which is 0.5-1.5 of the wall thickness of the sleeve, and its height equal to 0.1-0.3 of the height of the sleeve, the width of the lower end of the pole tip is equal to 1.8-2.2 of the width of the upper end of the ferromagnetic sleeve and exceeds the width of its end from the side of the inner and outer surfaces by the same amount, and the outer diameter of the radial shelf of the pole the tip is 0.92-0.95 of the average diameter of the ring magnet.
На фиг.1 изображен частичный продольный разрез магнитной опоры; на фиг.2 узел I на фиг.1. Figure 1 shows a partial longitudinal section of a magnetic support; in Fig.2 node I in Fig.1.
Магнитная опора включает установленный в немагнитном корпусе 1 соосно вертикальному ротору 2 аксиально намагниченный кольцевой магнит 3 с полюсным наконечником 4 на его нижнем торце. Полюсный наконечник 4 выполнен кольцевым с радиальной полкой 5 со стороны торца, примыкающего к нижнему торцу магнита 3. Соосно ротору 2 на его верхней крышке 6 установлена ферромагнитная втулка 7, на которой у ее верхнего торца 8 выполнен радиальный кольцевой выступ 9. Торец 8 ферромагнитной втулки 7 расположен с зазором К относительно корпуса 1 против нижнего торца 10 полюсного наконечника 4, при этом ширина S3 торца 10 составляет 1,8-2,2 ширины S2 верхнего торца 8 втулки 7, и, кроме того, ширина торца 10 превышает ширину торца 8 со стороны внутренней и наружной поверхностей втулки 7 на одинаковую величину, равную (S3-S2)/2. Кольцевой выступ 9 в верхней части втулки 7 выполнен с толщиной S2-S1, равной 0,5-1,5 толщины S1 стенки втулки, или что то же самое S2/S1=1,5--2,5, а высота Н1 радиального выступа 9 равна 0,1-0,3 высоты Н2 втулки 7. Наружный диаметр D1 радиальной полки 5 полюсного наконечника 4 равен 0,92-0,95 среднего диаметра D2 кольцевого магнита 3. Ротор 2 опирается на нижнюю опору (на чертеже не показана), а в верхней магнитной опоре не имеет механического контакта с неподвижными деталями. Кольцевой магнит 3 создает осесимметричное магнитное поле, сила притяжения которого через ферромагнитную втулку 7 разгружает нижнюю опору от части силы веса ротора и обеспечивает верхней опоре радиальную жесткость, то есть способность противодействовать угловым относительно нижней опоры отклонениям ротора. Магнитный поток между полюсами магнита 3 замыкается через полюсный наконечник 4 и ферромагнитную втулку 7.The magnetic support includes an axially magnetized
Магнитная опора работает следующим образом. Magnetic support works as follows.
В покое и при вращении ротора 2 осесимметричное магнитное поле удерживает ферромагнитную втулку 7 и связанный с ней ротор в вертикальном стационарном положении, не препятствуя вращению ротора. В случае отклонения ротора от стационарного положения симметричность магнитного поля нарушается, что создает радиальную силу, препятствующую отклонению ротора и возвращающую ротор в исходное положение при прекращении действия возмущающей силы. At rest and during rotation of the
Благодаря наличию радиального выступа 9 на втулке 7, взаимному положению полюсного наконечника 4 и торца ферромагнитной втулки 7 и выбору геометрических параметров элементов магнитной опоры из предлагаемых диапазонов их предпочтительных значений обеспечивается повышенная концентрация магнитного потока в зазоре между втулкой 7 и полюсным наконечником 4, что по сравнению с известными магнитными опорами повышает эффективность разгрузки нижней опоры ротора и стабилизации оси его вращения за счет более полного полезного использования энергии магнитного поля и повышения плотности магнитного потока в рабочем зазоре К. Экспериментальные исследования, выполненные заявителем, показали, что выбор геометрических размеров элементов магнитной опоры вне указанных диапазонов значений ухудшает рабочие параметры магнитной опоры. Например, увеличение высоты Н1 радиального выступа 9 на верхней части ферромагнитной втулки практически не увеличивает степень разгрузки нижней опоры ротора и ее радиальную жесткость, а лишь увеличивает массу ферромагнитной втулки, соединенной с вращающимся ротором. Кроме того, выявлено также, что при наличии неизбежного технологического разброса значений сил притяжения серийных магнитов, используемых в опоре, разброс значений силы притяжения в предлагаемой опоре заметно сужается, что в серийном производстве упрощает технологические требования.Due to the presence of a
Использование изобретения позволяет повысить жесткость магнитной опоры ротора газовой центрифуги на 8-10% и снизить давление на нижнюю опору на 4-5%
Уменьшение давления на нижнюю опору ротора и повышение надежности стабилизации положения оси его вращения повышается надежность и долговечность работы газовой центрифуги.Using the invention allows to increase the rigidity of the magnetic support of the rotor of the gas centrifuge by 8-10% and reduce the pressure on the lower support by 4-5%
Reducing the pressure on the lower support of the rotor and increasing the reliability of stabilization of the position of the axis of its rotation increases the reliability and durability of the gas centrifuge.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92005941/13A RU2054334C1 (en) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | Magnetic support of gas centrifuge rotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92005941/13A RU2054334C1 (en) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | Magnetic support of gas centrifuge rotor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU92005941A RU92005941A (en) | 1995-06-19 |
RU2054334C1 true RU2054334C1 (en) | 1996-02-20 |
Family
ID=20131980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92005941/13A RU2054334C1 (en) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | Magnetic support of gas centrifuge rotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2054334C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010107341A2 (en) | 2009-03-17 | 2010-09-23 | Kantin Boris Iosifovich | Adjustable magneto-dynamic bearing for a vertical rotor |
RU2585002C1 (en) * | 2015-01-12 | 2016-05-27 | Закрытое акционерное общество "Центротех-СПб" | Vertical rotor magnetic support |
-
1992
- 1992-11-11 RU RU92005941/13A patent/RU2054334C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Патент Великобритании N 1379987,кл. F 16C 32/04, опублик. 08.01.75. 2. Патент Японии N 57-17214, кл.F 16C 32/04, опублик. 09.04.82. 3. Патент ФРГ N 1071593, кл. B 04B 9/12, опублик. 09.06.90. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010107341A2 (en) | 2009-03-17 | 2010-09-23 | Kantin Boris Iosifovich | Adjustable magneto-dynamic bearing for a vertical rotor |
RU2585002C1 (en) * | 2015-01-12 | 2016-05-27 | Закрытое акционерное общество "Центротех-СПб" | Vertical rotor magnetic support |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3949916B2 (en) | Magnetic levitation motor and magnetic bearing device | |
RU2089761C1 (en) | Magnetic support | |
EP1980765A1 (en) | Electromagnetic suspension bearing | |
US5929548A (en) | High inertia inductor-alternator | |
RU2054334C1 (en) | Magnetic support of gas centrifuge rotor | |
JPH08178011A (en) | Flywheel device | |
CN106763186A (en) | A kind of axial mixed magnetic bearing with permanent magnetism unloading force | |
JPS5883552A (en) | Rotary machine | |
EP0111366A1 (en) | Electric motor | |
US4833873A (en) | Spindle apparatus directly driven by electric motor | |
CN109681525B (en) | Magnetic suspension bearing and motor | |
RU2398977C1 (en) | Controlled magnet-dynamic support of vertical rotor | |
CN110735859A (en) | parallel permanent magnet biased axial-radial magnetic suspension bearing | |
RU2115481C1 (en) | Gas centrifuge | |
KR970077899A (en) | Magnetic bearings of spindle motors with rotating axes rotating together | |
US6838801B2 (en) | Rectifying structure and rotary machine employing the same | |
SU1362510A1 (en) | Vibration exciter | |
RU2265757C1 (en) | Vertical rotor magnetic supporting nit | |
JPH0371569B2 (en) | ||
RU2242288C1 (en) | Magnetic support of a vertical rotor | |
RU2272676C1 (en) | Magnetic support of the vertical rotor | |
JPS576549A (en) | Induction motor | |
KR100266739B1 (en) | Spindle motor for digital video disk | |
JPH0412A (en) | Bearing system | |
JP2971557B2 (en) | Power storage device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070316 |