RU2237201C2 - Magnetic bearing - Google Patents

Magnetic bearing Download PDF

Info

Publication number
RU2237201C2
RU2237201C2 RU2002110668/11A RU2002110668A RU2237201C2 RU 2237201 C2 RU2237201 C2 RU 2237201C2 RU 2002110668/11 A RU2002110668/11 A RU 2002110668/11A RU 2002110668 A RU2002110668 A RU 2002110668A RU 2237201 C2 RU2237201 C2 RU 2237201C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
balls
magnetic material
rotor
housing
Prior art date
Application number
RU2002110668/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002110668A (en
Inventor
Н.П. Глухов (RU)
Н.П. Глухов
Б.И. Кантин (RU)
Б.И. Кантин
В.А. Макрушенко (RU)
В.А. Макрушенко
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Электрохимический завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Электрохимический завод" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Электрохимический завод"
Priority to RU2002110668/11A priority Critical patent/RU2237201C2/en
Publication of RU2002110668A publication Critical patent/RU2002110668A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2237201C2 publication Critical patent/RU2237201C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: magnetic bearing has rotor made of a magnetic material and secured to the shaft, stator made of a magnetic material and mounted in front of the rotor, and movable member made of a magnetic material and interposed between them. The movable member is made of balls set in the coaxial passages for movement. The passages are made in the unmovable housing and filled with damping fluid. The housing can be sealed.
EFFECT: simplified assembling of bearings.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и, преимущественно, к магнитному подшипнику вертикального вала.The invention relates to mechanical engineering and, mainly, to a magnetic bearing of a vertical shaft.

Известен магнитный подшипник вертикального вала, в котором кольцевой радиально подвижный элемент, расположенный в зазоре между торцами статорного и роторного магнитов, шарнирно связан с корпусом посредством вертикальных жестких стержней, а демпфирующее и упругое звенья, соединяющие радиально подвижный элемент с корпусом, расположены вне зазора на периферии подвижного элемента [Япония, пат. №53-25898, F 16 C 32/04, опубл. 29.07.78.].A vertical shaft magnetic bearing is known in which an annular radially movable element located in the gap between the ends of the stator and rotor magnets is pivotally connected to the housing by means of vertical rigid rods, and damping and elastic links connecting the radially movable element to the housing are located outside the gap at the periphery rolling element [Japan, US Pat. No. 53-25898, F 16 C 32/04, publ. 07/29/78.].

Наиболее близким к предлагаемой опоре является магнитный подшипник вала с вертикальной осью вращения, содержащий закрепленный коаксиально на валу первый кольцевой аксиально намагниченный магнит, второй кольцевой магнит, неподвижно установленный в корпусе с зазором над первым магнитом, и размещенный в зазоре радиально подвижный кольцевой элемент из ферромагнитного материала, установленный в демпфирующей жидкости [Япония, пат. №52-27779, F 16 C 32/04, опубл. 22.07.77.].Closest to the proposed support is a magnetic shaft bearing with a vertical axis of rotation, comprising a first annular axially magnetized magnet coaxially mounted on the shaft, a second annular magnet fixedly mounted in the housing with a gap above the first magnet, and a radially movable annular element made of ferromagnetic material located in the gap mounted in a damping fluid [Japan, US Pat. No. 52-27779, F 16 C 32/04, publ. 07/22/77.].

При радиальных колебаниях вала за счет магнитной связи радиально подвижного элемента и закрепленного на валу магнита подвижный элемент, катаясь на шариках, будет следовать за радиальными перемещениями вала. При этом радиальным отклонениям вала противодействуют силы торможения подвижного элемента в вязкой среде и упругие силы, обусловленные наличием поперечной жесткости в магнитном подшипнике и упругой подвеске радиально подвижного элемента.In case of radial oscillations of the shaft due to the magnetic coupling of the radially moving element and the magnet attached to the shaft, the moving element, rolling on balls, will follow the radial movements of the shaft. In this case, the braking forces of the movable element in a viscous medium and the elastic forces due to the presence of lateral stiffness in the magnetic bearing and the elastic suspension of the radially movable element counteract the radial deviations of the shaft.

Однако в данной магнитной опоре наличие массивного подвижного элемента ограничивает область эффективного гашения колебаний вала, а частицы масла, удерживаемого только капиллярным действием в осевом зазоре между радиально подвижным элементом и торцом статорного магнита, могут осуществлять миграцию за пределы демпфера и нарушить работу вращающегося вала.However, in this magnetic support, the presence of a massive movable element limits the area of effective damping of shaft oscillations, and particles of oil held only by capillary action in the axial clearance between the radially movable element and the end face of the stator magnet can migrate outside the damper and disrupt the operation of the rotating shaft.

Задачей настоящего изобретения является создание конструкции магнитного подшипника, позволяющего эффективно гасить колебания вала, упростить сборку и исключить миграцию частиц демпфирующей жидкости из демпфера.The objective of the present invention is to provide a magnetic bearing design that effectively dampens shaft vibrations, simplifies assembly, and eliminates the migration of damping fluid particles from the damper.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности подавления колебаний вала на различных частотах, простота конструкции и возможность работы в вакуумной полости.The technical result of the invention is to increase the efficiency of suppressing shaft vibrations at various frequencies, simplicity of design and the ability to work in a vacuum cavity.

Сущность изобретения заключается в том, что в магнитном подшипнике, содержащем ротор из магнитного материала, присоединенный к валу, статор из магнитного материала, расположенный напротив ротора, и подвижный элемент из ферромагнитного материала, установленный между ними, подвижный элемент выполнен в виде шариков, свободно расположенных в одном или нескольких кольцевых коаксиальных каналах с демпфирующей жидкостью, выполненных в неподвижном корпусе.The essence of the invention lies in the fact that in a magnetic bearing containing a rotor of magnetic material attached to the shaft, a stator of magnetic material located opposite the rotor, and a movable element of ferromagnetic material mounted between them, the movable element is made in the form of balls, freely located in one or more annular coaxial channels with damping fluid, made in a fixed housing.

Кроме того, корпус может быть выполнен герметичным.In addition, the housing may be sealed.

Дополнительно, между шариками могут быть установлены разделители из немагнитного материала.Additionally, spacers of non-magnetic material can be installed between the balls.

Изобретение поясняется чертежами, на которых схематично изображено:The invention is illustrated by drawings, which schematically depict:

фиг.1 - вертикальный разрез магнитного подшипника;figure 1 is a vertical section of a magnetic bearing;

фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;figure 2 - section aa in figure 1;

фиг.3 - вариант выполнения подшипника с коаксиальными каналами;figure 3 is an embodiment of a bearing with coaxial channels;

фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3;figure 4 is a section bB in figure 3;

фиг.5 - вариант выполнения подшипника с разделителями.5 is an embodiment of a bearing with spacers.

Магнитный подшипник содержит ротор 1 из магнитного материала, например из стали, присоединенный к валу 2, статор 3 из магнитного материала, например, в виде постоянного магнита, расположенный напротив ротора 1, и подвижный элемент, выполненный в виде шариков 4 из магнитного материала, например, в виде стальных шариков шарикоподшипника, установленных в зазоре между ротором 1 и статором 3. Шарики 4 свободно расположены в кольцевом канале 5 с демпфирующей жидкостью, например с маслом, выполненном в неподвижном корпусе 6, закрытом крышкой 7.The magnetic bearing comprises a rotor 1 of magnetic material, for example steel, attached to the shaft 2, a stator 3 of magnetic material, for example, in the form of a permanent magnet, located opposite the rotor 1, and a movable element made in the form of balls 4 of magnetic material, for example , in the form of steel balls of a ball bearing installed in the gap between the rotor 1 and the stator 3. The balls 4 are freely located in the annular channel 5 with a damping fluid, for example with oil, made in a fixed housing 6, closed by a cover 7.

В варианте выполнения подшипника, показанном на фиг.3 и 4, в корпусе 6 выполнено несколько коаксиально расположенных кольцевых каналов 5 с демпфирующей жидкостью, в которых размещены шарики 4. В этом варианте статор 3 выполнен в виде электромагнита с обмоткой 8.In the embodiment of the bearing shown in FIGS. 3 and 4, several coaxially arranged annular channels 5 with damping fluid are made in the housing 6, in which the balls 4 are placed. In this embodiment, the stator 3 is made in the form of an electromagnet with a winding 8.

Крышка 7 может герметично закрывать каналы 5 с демпфирующей жидкостью, например может быть закреплена сваркой 9 на корпусе 6.The cover 7 can hermetically close the channels 5 with damping fluid, for example, can be fixed by welding 9 on the housing 6.

В другом варианте выполнения подшипника, показанном на фиг.5, в каналах 5 между шариками 4 установлены разделители 10 из немагнитного материала.In another embodiment of the bearing shown in FIG. 5, spacers 10 of non-magnetic material are installed in the channels 5 between the balls 4.

При колебаниях вала 2 ротор 1 подшипника отклоняется от оси неподвижного статора 3. Шарики 4 под действием магнитной силы от ротора 1 перемещаются в каналах 5 в направлении перемещения ротора. При движении шариков 4 в демпфирующей жидкости (масле) в каналах 5 возникают силы вязкого трения, которые препятствуют перемещениям шариков и связанного магнитной связью с ними ротора и подавляют колебания последнего. Так как масса каждого шарика незначительна, конструкция обеспечивает гашение колебаний вала на различных частотах, что повышает эффективность работы магнитного подшипника в различных режимах.When the shaft 2 oscillates, the bearing rotor 1 deviates from the axis of the fixed stator 3. The balls 4 under the influence of magnetic force from the rotor 1 move in the channels 5 in the direction of movement of the rotor. When the balls 4 move in a damping fluid (oil), viscous friction forces arise in the channels 5, which impede the movement of the balls and the rotor magnetically coupled to them and suppress the oscillations of the latter. Since the mass of each ball is negligible, the design provides damping of the oscillations of the shaft at different frequencies, which increases the efficiency of the magnetic bearing in various modes.

При герметичном исполнении корпуса 6 подшипника последний может устанавливаться в вакуумные камеры различных приборов, использующих вращающиеся валы на магнитных подшипниках, без нарушения их вакуума во время работы, так как герметичный корпус полностью исключает миграцию частиц масла за пределы конструкции демпфера.With a sealed design of the bearing housing 6, the latter can be installed in the vacuum chambers of various devices using rotating shafts on magnetic bearings without violating their vacuum during operation, since the sealed housing completely eliminates the migration of oil particles outside the damper design.

Во время работы подшипника при действии осевых симметричных полей от статора 3 и ротора 1 шарики 4 равномерно распределяются магнитными силами по окружности кольцевого канала 5. При действии несимметричных радиальных магнитных полей или во время монтажа корпуса с шариками в магнитную систему подшипника может произойти нарушение равномерности распределения шариков 4 по каналу 5 и возможно слипание шариков 4 в одну или несколько групп, что нарушит эффективную работу подшипника. Для предотвращения слипания шариков 4 между ними устанавливаются немагнитные разделители 10, например из пластмассы, которые полностью исключают возможность неравномерного распределения шариков 4 по каналам 5, которая могла бы привести к нарушению работы подшипника.During the operation of the bearing under the action of axial symmetric fields from the stator 3 and rotor 1, the balls 4 are evenly distributed by magnetic forces around the circumference of the annular channel 5. Under the action of asymmetric radial magnetic fields or during installation of the housing with balls in the magnetic bearing system, a uniform distribution of balls can occur 4 through channel 5 and it is possible for the balls 4 to stick together in one or several groups, which will interfere with the effective operation of the bearing. To prevent the balls 4 from sticking together, non-magnetic separators 10 are installed between them, for example, made of plastic, which completely exclude the possibility of uneven distribution of the balls 4 over the channels 5, which could lead to disruption of the bearing.

Поскольку высота корпуса 6 с шариками 4 определяется диаметром шариков 4 и толщиной дна и крышки 7 корпуса, то эта сборка практически представляет собой шайбу толщиной 1 - 5 мм для шариков диаметром 0,5 - 4 мм, что существенно упрощает сборку магнитного подшипника с демпфирующим элементом.Since the height of the housing 6 with balls 4 is determined by the diameter of the balls 4 and the thickness of the bottom and cover 7 of the housing, this assembly is practically a washer 1 to 5 mm thick for balls with a diameter of 0.5 to 4 mm, which greatly simplifies the assembly of a magnetic bearing with a damping element .

Claims (3)

1. Магнитный подшипник, содержащий ротор из магнитного материала, присоединенный к валу, статор из магнитного материала, расположенный напротив ротора, и подвижный элемент из магнитного материала, установленный между ними, отличающийся тем, что подвижный элемент выполнен в виде шариков, свободно расположенных в одном или нескольких кольцевых коаксиальных каналах с демпфирующей жидкостью, выполненных в неподвижном корпусе.1. A magnetic bearing comprising a rotor of magnetic material attached to the shaft, a stator of magnetic material located opposite the rotor, and a movable element of magnetic material mounted between them, characterized in that the movable element is made in the form of balls freely located in one or several annular coaxial channels with damping fluid, made in a fixed housing. 2. Магнитный подшипник по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен герметичным.2. The magnetic bearing according to claim 1, characterized in that the housing is sealed. 3. Магнитный подшипник по пп.1 и 2, отличающийся тем, что между шариками установлены разделители из немагнитного материала.3. A magnetic bearing according to claims 1 and 2, characterized in that the spacers of non-magnetic material are installed between the balls.
RU2002110668/11A 2002-04-22 2002-04-22 Magnetic bearing RU2237201C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002110668/11A RU2237201C2 (en) 2002-04-22 2002-04-22 Magnetic bearing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002110668/11A RU2237201C2 (en) 2002-04-22 2002-04-22 Magnetic bearing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002110668A RU2002110668A (en) 2004-02-10
RU2237201C2 true RU2237201C2 (en) 2004-09-27

Family

ID=33432776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002110668/11A RU2237201C2 (en) 2002-04-22 2002-04-22 Magnetic bearing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2237201C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002110668A (en) 2004-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5598048A (en) Integrated passive magnetic bearing system and spindle magnet for use in an axial magnet spindle motor
US6448679B1 (en) Passive magnetic support and damping system
US4563046A (en) Flywheel apparatus
US6213737B1 (en) Damper device and turbomolecular pump with damper device
US5610463A (en) Passive magnetic bearings for a spindle motor
US20150115756A1 (en) Axial-loading megnetic reluctance device
US7679245B2 (en) Repulsive lift systems, flywheel energy storage systems utilizing such systems and methods related thereto
US5783886A (en) Spindle motor having magnetic bearing
RU94019996A (en) Spindle disk drive
US20080100155A1 (en) Spindle motor having radial and axial bearing systems
KR100691607B1 (en) A hydrodynamic bearing motor uing a fixed shaft
CN101169952A (en) Automatic balancing apparatus, rotating apparatus, disc drive apparatus, balancer, and housing
JPH11317007A (en) Device for reading from and/or writing to disk shaped recording medium
US4526381A (en) Magnetic disc liquid supporting
CN108591256A (en) Permanent-magnet bearing with damping function
JP7028692B2 (en) Mass damper
RU2237201C2 (en) Magnetic bearing
US3885839A (en) Magnetic bearing
KR100224533B1 (en) Magnetic bearing of spindle motor of which rotary axis is rotating together
US11499594B2 (en) Magnetorheological fluid clutch apparatus with low permeability drums
JPS5932336A (en) Rotary prime mover
RU185576U1 (en) ADAPTIVE DEVICE-DAMPER
WO2018150508A1 (en) Rotary machine
KR970077917A (en) Magnetic bearing of spindle motor with fixed axis of rotation
RU2178343C2 (en) Magnetic bearing unit for vertical rotor