RU2242287C2 - Магнитная опора вертикального ротора - Google Patents
Магнитная опора вертикального ротораInfo
- Publication number
- RU2242287C2 RU2242287C2 RU2003101900/12A RU2003101900A RU2242287C2 RU 2242287 C2 RU2242287 C2 RU 2242287C2 RU 2003101900/12 A RU2003101900/12 A RU 2003101900/12A RU 2003101900 A RU2003101900 A RU 2003101900A RU 2242287 C2 RU2242287 C2 RU 2242287C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnet
- magnetic support
- rotor
- support
- ratio
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению и, преимущественно, к магнитным опорам вертикальных роторов быстровращающихся приборов, накопителей энергии, центрифуг, в которых верхняя магнитная опора ротора обеспечивает радиальную жесткость и центровку ротора относительно корпуса и, одновременно, разгружает нижнюю опору от осевой нагрузки. Магнитная опора включает установленный в корпусе кольцевой аксиально намагниченный магнит с полюсным наконечником и размещенную на роторе ферромагнитную втулку, расположенную напротив нижнего торца магнита. Причем в магнитной опоре отношение наружного диаметра магнита к среднему диаметру ферромагнитной втулки составляет 1,2-1,5, отношение внутреннего диаметра магнита к среднему диаметру ферромагнитной втулки составляет 0,8-0,9, а отношение высоты магнита к его среднему диаметру составляет 0,1-0,4. Целесообразно, чтобы магнит был установлен по оси с минимальным зазором по посадочной поверхности корпуса. Изобретение улучшает параметры опоры за счет оптимизации массогабаритных показателей магнита из редкоземельных элементов. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению и, преимущественно, к магнитным опорам вертикальных роторов быстровращающихся приборов, накопителей энергии, центрифуг, в которых верхняя магнитная опора ротора обеспечивает радиальную жесткость и центровку ротора относительно корпуса и, одновременно, разгружает нижнюю опору от осевой нагрузки.
Известна магнитная опора ротора центрифуги, в которой на роторе расположена ферромагнитная насадка, а расположенный над ней аксиально намагниченный статорный магнит с полюсным наконечником установлен на крышке корпуса с кольцевым зазором для возможности его перемещения в горизонтальной плоскости и центровки ротора (патент РФ №2115482).
Такая магнитная опора позволяет обеспечить хорошую центровку ротора относительно крышки корпуса, но требует дополнительной технологической операции для каждого изделия, что осложняет серийный выпуск продукции.
Ближайшим техническим решением к предложенному является магнитная опора, содержащая ферромагнитную втулку, закрепленную соосно на роторе, кольцевой аксиально намагниченный магнит, установленный в корпусе над втулкой, и полюсный наконечник в виде кольца с радиальной полкой у торца, примыкающего к нижнему торцу магнита. Ферромагнитная втулка выполнена с кольцевым радиальным выступом, толщина которого равна 0,5-1,5 толщины стенки втулки, а его высота равна 0,1-0,3 высоты втулки, а наружный диаметр радиальной полки полюсного наконечника равен 0,92-0,95 среднего диаметра кольцевого магнита (патент РФ №2054334).
Это изобретение повышает жесткость магнитной опоры и снижает давление на нижнюю опору, но не дает рекомендаций по выбору размеров магнита, являющегося основным элементом магнитной опоры - носителем магнитной энергии, оптимизация которого вносит существенную вклад в параметры магнитной системы. Особенно, и в первую очередь, это относится к магнитам из редкоземельных материалов, например, на основе системы неодим-железо-бор.
Технический результат изобретения заключается в уменьшении нагрузки на нижнюю опору ротора при одновременном увеличении радиальной жесткости верхней магнитной опоры ротора, а также улучшении его центровки без ухудшения массогабаритных показателей и усложнения конструкции опоры путем выбора рациональной формы и соотношения размеров магнита и взаимного расположения ее элементов.
Для этого в магнитной опоре вертикального ротора, включающей установленный в корпусе кольцевой аксиально намагниченный магнит с полюсным наконечником и размещенную на роторе ферромагнитную втулку, расположенную напротив нижнего торца магнита, отношение наружного диаметра магнита к среднему диаметру верхнего конца ферромагнитной втулки составляет 1,2-1,5, отношение внутреннего диаметра магнита к среднему диаметру верхнего конца ферромагнитной втулки составляет 0,8-0,9, а отношение высоты магнита к его среднему диаметру составляет 0,1-0,4.
Кроме того, в магнитной опоре вертикального ротора магнит установлен по оси корпуса с минимальным зазором по посадочной поверхности корпуса.
Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 - продольный разрез магнитной опоры вертикального ротора, фиг.2 - график зависимостей нагрузки на нижнюю опору ротора и радиальной жесткости верхней магнитной опоры ротора от размеров магнита и ферромагнитной втулки.
В немагнитном корпусе 1 (см. фиг.1) установлен аксиально намагниченный кольцевой магнит 2 с ферромагнитным полюсным наконечником 3. Ферромагнитная втулка 4 закреплена на роторе 5 соосно с ним в его верхней части и расположена напротив нижнего торца магнита 2. Ротор 5 опирается на нижнюю опору 6, а в верхней магнитной опоре не имеет механического контакта с неподвижными деталями.
Верхний конец ферромагнитной втулки 4 имеет внутренний диаметр dВ и наружный диаметр dH, так что средний диаметр верхнего конца ферромагнитной втулки 4 составляет dCP=(dВ+dH)/2. Отношение наружного диаметра dН магнита 2 к среднему диаметру dCP ферромагнитной втулки 4 составляет 1,2-1,5, т.е. выполняется соотношение DН/dCP=1,2-1,5, отношение внутреннего диаметра DВ магнита 2 к среднему диаметру dCP ферромагнитной втулки 4 составляет 0,8-0,9, т.е. выполняется соотношение DВ/dCP=0,8-0,9, а отношение высоты Н магнита 2 к его среднему диаметру DCP=(DВ+DН)/2 составляет 0,1-0,4, т.е. выполняется соотношение H/DCP=0,1-0,4. При этом магнит 2 установлен по оси центрифуги с минимальным зазором по посадочной поверхности корпуса, т.е. внутренний диаметр DВ магнита 2 выполнен с наибольшей точностью, которая определяет необходимый уровень центровки верхнего конца ферромагнитной втулки 4 ротора 5 относительно корпуса 1.
Кольцевой магнит 2 создает осесимметричное магнитное поле, сила притяжения которого через ферромагнитную втулку 4 разгружает нижнюю опору 6 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 2 замыкается через полюсный наконечник 3 и ферромагнитную втулку 4.
Магнитная опора работает следующим образом.
В покое и при вращении ротора 5 осесимметричное магнитное поле магнита 2 удерживает ферромагнитную втулку 4 и связанный с ней ротор 5 в вертикальном стационарном положении, не препятствуя вращению ротора 5 на опоре 6. В случае отклонения ротора от оси корпуса 1 симметричность магнитного поля нарушается, что создает радиальную силу, препятствующую отклонению ротора 5 и возвращающую ротор 5 в исходное положение при прекращении действия возмущающей силы.
Благодаря выбору геометрических параметров магнита 2 в предлагаемых диапазонах предпочтительных значений в отношении ферромагнитной втулки 4 обеспечивается повышенная концентрация магнитного потока в зазоре между втулкой 4 и наконечником 3 и обеспечивается оптимальное соотношение нагрузки на опору 6 и поперечной жесткости магнитной опоры.
Расчетные и экспериментальные исследования показали, что выбор геометрических размеров магнита 2 вне указанных диапазонов размеров магнита ухудшает рабочие параметры магнитной опоры. Из зависимостей на фиг.2 видно, что при Dh/dCP<1,2 нагрузка на опору резко увеличивается, а поперечная жесткость практически не меняется, при DH/dCP>1,5 нагрузка на опору практически не меняется, а поперечная жесткость резко падает, несмотря на то, что происходит увеличение массы и энергии дорогостоящего магнита.
Это связано с тем, что относительное увеличение или уменьшение размеров магнита приводит к необходимости увеличения или уменьшения размера зазора между концом ферромагнитной втулки 4 и наконечником 3, величина которого нелинейно и разнонаправленно влияет на нагрузку в нижней опоре и поперечную жесткость магнитной опоры.
Для магнитной опоры с DВ/dCP=0,8-0,9 магнитная ось опоры, оказывается, практически совпадает, при существующем разбросе свойств и параметров изготовления, с геометрической осью внутреннего диаметра магнита 2, т.о. центровка ротора обеспечивается расположением внутреннего диаметра магнита 2 и, следовательно, качеством выполнения и посадки этого диаметра в корпусе 1.
Кроме того, за счет минимального посадочного зазора между магнитом 2 и посадочным местом корпуса, обеспечивается геометрическая центровка ротора 5, устанавливающегося по магнитной оси магнита 2, которая в этом случае точно (до величины допуска на изготовление внутреннего диаметра DВ магнита 2 и посадочного места корпуса) совпадает с осью корпуса 1, что повышает надежность и долговечность работы ротора. Этот эффект геометрической центровки особенно проявляется в редкоземельных энергоемких магнитах с оптимизированными по настоящему изобретению соотношениями геометрических размерами втулки и магнита, в которых магнитный поток значительно более сконцентрирован.
Claims (2)
1. Магнитная опора вертикального ротора, включающая установленный в корпусе кольцевой аксиально намагниченный магнит с полюсным наконечником и размещенную на роторе ферромагнитную втулку, расположенную напротив нижнего торца магнита, отличающаяся тем, что отношение наружного диаметра магнита к среднему диаметру верхнего конца ферромагнитной втулки составляет 1,2...1,5, отношение внутреннего диаметра магнита к среднему диаметру верхнего конца ферромагнитной втулки составляет 0,8...0,9, а отношение высоты магнита к его среднему диаметру составляет 0,1...0,4.
2. Магнитная опора вертикального ротора по п.1, отличающаяся тем, что магнит установлен по оси корпуса с минимальным зазором по посадочной поверхности корпуса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003101900/12A RU2242287C2 (ru) | 2003-01-23 | 2003-01-23 | Магнитная опора вертикального ротора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003101900/12A RU2242287C2 (ru) | 2003-01-23 | 2003-01-23 | Магнитная опора вертикального ротора |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003101900A RU2003101900A (ru) | 2004-08-20 |
RU2242287C2 true RU2242287C2 (ru) | 2004-12-20 |
Family
ID=34387523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003101900/12A RU2242287C2 (ru) | 2003-01-23 | 2003-01-23 | Магнитная опора вертикального ротора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2242287C2 (ru) |
-
2003
- 2003-01-23 RU RU2003101900/12A patent/RU2242287C2/ru active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6608415B2 (en) | Spindle motor | |
KR100888241B1 (ko) | 스핀들 모터 | |
US6307295B1 (en) | Spindle motor and complex bearing assembly for use with the spindle motor | |
US7847453B2 (en) | Bearingless step motor | |
CN1084542C (zh) | 转子和转子的组装方法及使用该转子的电动机 | |
CN102658509A (zh) | 一种定位环可轴向浮动式电磁无心卡具 | |
US20160208805A1 (en) | Centrifugal pump | |
RU2242287C2 (ru) | Магнитная опора вертикального ротора | |
KR20040064097A (ko) | 동압 베어링 모터 | |
CN101826782A (zh) | 无刷直流电机的芯组件及轴承支承结构 | |
EP3613987B1 (en) | Vacuum pump, magnetic bearing device, and rotor | |
CN207884430U (zh) | 马达和旋转叶片装置 | |
CN202301212U (zh) | 风扇马达 | |
KR101198612B1 (ko) | 스핀들 모터 | |
RU2355478C2 (ru) | Верхняя магнитная опора ротора газовой центрифуги | |
US20020158544A1 (en) | External rotor cup with annular flange extending therefrom | |
RU2242288C1 (ru) | Магнитная опора вертикального ротора | |
CN212729668U (zh) | 安装支架及机器人 | |
US10892661B2 (en) | Motor | |
RU2272676C1 (ru) | Магнитная опора вертикального ротора | |
CN115013435A (zh) | 一种磁悬浮轴承、压缩机 | |
RU2037684C1 (ru) | Электромагнитная опора | |
RU2434685C1 (ru) | Верхняя магнитная опора ротора газовой центрифуги | |
CN202572034U (zh) | 一种定位环可轴向浮动式电磁无心卡具 | |
CN105397507A (zh) | 一体式回转平台 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20141204 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20170411 |