RU2660447C1 - Гомополярный магнитный подшипник для высокоскоростных электрических машин - Google Patents
Гомополярный магнитный подшипник для высокоскоростных электрических машин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660447C1 RU2660447C1 RU2017131623A RU2017131623A RU2660447C1 RU 2660447 C1 RU2660447 C1 RU 2660447C1 RU 2017131623 A RU2017131623 A RU 2017131623A RU 2017131623 A RU2017131623 A RU 2017131623A RU 2660447 C1 RU2660447 C1 RU 2660447C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- axial
- shaft
- disk
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 26
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] Chemical compound N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высокоскоростных электрических машинах. Технический результат: состоит в повышении надежности, повышении к.п.д. за счет снижения потерь на вихревые токи и гистерезис, а также в снижении массогабаритных показателей за счет применения радиального демпфера. Гомополярный магнитный подшипник состоит из вала, ротора, статора, радиального полюса, корпуса, управляющей обмотки датчика Холла, обеспечивающей возможность измерения магнитного поля смещения в воздушном зазоре. Постоянные магниты, намагниченные в осевом и диаметральном направлении, расположены в роторе и выполнены в виде цельного диска. Вал выполнен в виде бандажной оболочки из ферромагнитного материала. К дисковому постоянному магниту, намагниченному в осевом направлении с одной стороны, прилегает диск из немагнитного материала. Введен осевой пассивный демпфер, имеющий под статором слой медного напыления. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области электрических машин и может быть использовано в высокоскоростных электрических машинах.
Известна система на гибридных магнитных подшипниках [патент RU №2547450 C1, H02K 7/09, 10.04.2015], содержащая вал, ротор, статор, установленный в рубашке охлаждения, корпус, подшипниковые щиты, осевой электромагнитный подшипник, пассивные радиальные магнитные подшипники, радиальный демпфер, датчики радиального и осевого положения ротора, в которой введен осевой пассивный демпфер, состоящий из кольцевого постоянного магнита, намагниченного в осевом направлении, установленного в торцевой поверхности вала, и медного кольца, установленного в подшипниковом щите, при этом радиальный демпфер выполнен пассивным, состоящим из кольцевого постоянного магнита с радиальной намагниченностью и медной втулки, причем медная втулка плотно прилегает к внутренней поверхности рубашки охлаждения, при этом датчики радиального положения ротора выполнены в виде датчиков Холла, установленных перпендикулярно внешней поверхности медной втулки, а датчики осевого положения ротора выполнены в виде датчиков Холла, установленных перпендикулярно торцевой поверхности медного кольца.
Недостатками указанной конструкции являются ограниченные функциональные возможности, низкая энергоэффективность, вызванная наведением вихревых токов, значительные массогабаритные показатели и низкая надежность.
Известно устройство гибридного магнитного подшипника [патент US 005767597 А, кл. H02K 7/09, 1998 г.], включающее в себя одну кольцевую катушку смещения, являющуюся общей для всех полюсов и расположенных по окружности вокруг вращающегося элемента, четыре полюсных зажима, четыре равноудаленных друг от друга П-образных полюса с полюсными наконечниками и контрольными управляющими катушками, причем каждая пара П-образных полюсов расположена диаметрально противоположно и открытый конец каждого П-образного полюса обращен к вращающемуся элементу и перпендикулярны ему.
Недостатками данной конструкции являются высокие массогабаритные показатели, а также значительная нагрузка на гибридный магнитный подшипник и технологическая сложность сборки.
Известно устройство многополюсных гомополярных магнитных подшипников с конфигурацией полюсов для малых потерь [патент US 6313555 В1, кл. H02K 7/09, 2001 г.], включающее вал, ротор, два статора, содержащие управляющие катушки, между которыми расположены постоянные магниты.
Недостатками данной конструкции являются низкая энергоэффективность, обусловленная большим энергопотреблением и насыщением статора, большие массогабаритные показателями, а также технологическая сложность сборки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гомополярный магнитный подшипник с постоянным магнитом и встроенным датчиком скорости вращения [патент US 20150054389 А1, кл. H02K 7/09, 2015 г.], содержащий вал, ротор, статор, при этом радиальные полюса размещаются вокруг радиальной цепи исполнительного механизма, корпус, радиальные полюса оснащены управляющей обмоткой, датчик Холла измеряет магнитное поле смещения в воздушном зазоре между полюсом и статором.
Недостатками указанной конструкции являются ограниченные функциональные возможности по причине отсутствия пассивного демпфера, небольшая энергоэффективность, вызванная наведением вихревых токов и насыщением статора, низкая надежность и значительные массогабаритные показатели.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей благодаря введению системы измерения перемещения ротора и момента, минимизация массогабаритных показателей за счет применения радиального пассивного демпфера, а также за счет слабого насыщения статора.
Техническим результатом является повышение надежности подшипника, повышение КПД за счет снижения потерь на вихревые токи и гистерезис, а также снижение массогабаритных показателей за счет применения радиального демпфера.
Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что в гомополярном магнитном подшипнике, состоящем из вала, ротора, статора, радиального полюса, корпуса, управляющей обмотки датчика Холла с возможностью измерения магнитного поля смещения в воздушном зазоре, согласно изобретению постоянные магниты, намагниченные в осевом и диаметральном направлении, расположены в роторе и выполнены в виде цельного диска, вал выполнен в виде бандажной оболочки из ферромагнитного материала, при этом к дисковому постоянному магниту, намагниченному в осевом направлении с одной стороны, прилегает диск из немагнитного материала, а также введен осевой пассивный демпфер, имеющий под статором слой медного напыления.
Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена схема с гомополярным магнитным подшипником. На фиг. 2 изображен разрез гомополярного магнитного подшипника.
Гомополярный магнитный подшипник для высокоскоростных электрических машин содержит (фиг. 1) статор 1 с обмотками возбуждения 2, вал выполнен в виде бандажной оболочки из ферромагнитного материала 3, с запрессованными дисковыми постоянными магнитами 4, намагниченными в осевом направлении, на торцах которых запрессованы барьеры магнитного потока из немагнитного материала 5, кроме того, установлен пассивный осевой демпфер 6, состоящий из ротора 7, с дисковыми постоянными магнитами с диаметральной намагниченностью 8 (фиг. 2) и с медным напылением 9 под статором, для измерения биения установлены датчики системы измерения перемещения 10 ротора 7, выполненные в виде датчиков Холла.
Гомополярный магнитный подшипник для высокоскоростных электрических машин работает следующим образом. Вращение вала 3 с ротором 7 с дисковыми постоянными магнитами с диаметральной намагниченностью 8 и дисковым постоянным магнитом 4, намагниченным в осевом направлении, запрессованными в бандажную оболочку 3 с статором 1 и обмоткой возбуждения 2, которыми обеспечивается подвес ротора 7 в радиальном и осевом направлении, возникают колебания и вибрация ротора 7. К примеру, при переходе ротора 7 через критическую скорость или при несимметричном коротком замыкании, а также биением от привода. При колебании ротора 7 в медном напылении 9 наводятся вихревые токи, тем самым гасится энергия колебаний и вибраций и обеспечивается устойчивое вращение ротора на гомополярных магнитных подшипниках. Кроме того, чтобы магнитный поток дисковых магнитов с диаметральной намагниченностью 8 не препятствовал работе гомополярного магнитного подшипника, установлен барьер магнитного потока 5 в виде диска из немагнитного материала. Датчики системы измерения перемещения 10 ротора 7, установленные перпендикулярно внешней поверхности ротора 7, измеряют перемещение ротора 7, а также фиксируют величину напряженности магнитного потока, наводимого на медной напыленной поверхности 9, по величине которой возможно судить о колебаниях, вибрациях и положении ротора 7, благодаря чему достигается совместная работа в единой конструкции радиального демпфера 6 и датчиков системы измерения перемещения 10 ротора 7.
Таким образом достигается расширение функциональных возможностей благодаря введению системы измерения перемещения ротора и минимизации массогабаритных показателей гомополярного магнитного подшипника за счет применения радиального пассивного демпфера.
В результате повышается надежность, энергоэффективность и КПД системы на гомополярных магнитных подшипниках, а также снижаются массогабаритные показатели за счет радиального демпфера и снижения потерь на вихревые токи и гистерезис.
Claims (1)
- Гомополярный магнитный подшипник, состоящий из вала, ротора, статора, радиального полюса, корпуса, управляющей обмотки датчика Холла с возможностью измерения магнитного поля смещения в воздушном зазоре, отличающийся тем, что постоянные магниты, намагниченные в осевом и диаметральном направлении, расположены в роторе и выполнены в виде цельного диска, вал выполнен в виде бандажной оболочки из ферромагнитного материала, при этом к дисковому постоянному магниту, намагниченному в осевом направлении с одной стороны, прилегает диск из немагнитного материала, а также введен осевой пассивный демпфер, имеющий под статором слой медного напыления.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017131623A RU2660447C1 (ru) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | Гомополярный магнитный подшипник для высокоскоростных электрических машин |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017131623A RU2660447C1 (ru) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | Гомополярный магнитный подшипник для высокоскоростных электрических машин |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2660447C1 true RU2660447C1 (ru) | 2018-07-06 |
Family
ID=62815936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017131623A RU2660447C1 (ru) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | Гомополярный магнитный подшипник для высокоскоростных электрических машин |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2660447C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5767597A (en) * | 1996-07-26 | 1998-06-16 | Satcon Technology Corp. | Electromagnetically biased homopolar magnetic bearing |
| US6313555B1 (en) * | 1998-08-19 | 2001-11-06 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Low loss pole configuration for multi-pole homopolar magnetic bearings |
| CN103591138A (zh) * | 2013-10-18 | 2014-02-19 | 浙江工业大学 | 一种同极型单环混合磁轴承 |
| US20150054389A1 (en) * | 2013-08-22 | 2015-02-26 | Calnetix Technologies, Llc | Homopolar permanent-magnet-biased action magnetic bearing with an integrated rotational speed sensor |
| RU2547450C1 (ru) * | 2014-04-29 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Система на гибридных магнитных подшипниках |
-
2017
- 2017-09-08 RU RU2017131623A patent/RU2660447C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5767597A (en) * | 1996-07-26 | 1998-06-16 | Satcon Technology Corp. | Electromagnetically biased homopolar magnetic bearing |
| US6313555B1 (en) * | 1998-08-19 | 2001-11-06 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Low loss pole configuration for multi-pole homopolar magnetic bearings |
| US20150054389A1 (en) * | 2013-08-22 | 2015-02-26 | Calnetix Technologies, Llc | Homopolar permanent-magnet-biased action magnetic bearing with an integrated rotational speed sensor |
| CN103591138A (zh) * | 2013-10-18 | 2014-02-19 | 浙江工业大学 | 一种同极型单环混合磁轴承 |
| RU2547450C1 (ru) * | 2014-04-29 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Система на гибридных магнитных подшипниках |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9559565B2 (en) | Homopolar permanent-magnet-biased action magnetic bearing with an integrated rotational speed sensor | |
| US20110163622A1 (en) | Combination Radial/Axial Electromagnetic Actuator | |
| KR101440624B1 (ko) | 전기 기기 및 이에 구비되는 로터 | |
| JP2017106899A (ja) | 回転子シャフトの軸線方向位置を検出するためのデバイスならびに回転機械に対してのそれの応用 | |
| CN110581614B (zh) | 一种伺服有限转角力矩电机 | |
| CN107289003B (zh) | 同极式永磁偏置径向磁轴承 | |
| RU2538835C1 (ru) | Радиальный магнитный подшипник для магнитной опоры ротора | |
| CN109038991A (zh) | 一种36/4结构高速永磁电机 | |
| US9683601B2 (en) | Generating radial electromagnetic forces | |
| Asama et al. | Evaluation of magnetic suspension performance in a multi-consequent-pole bearingless motor | |
| RU2540215C1 (ru) | Гибридный магнитный подшипник с осевым управлением | |
| RU2534046C1 (ru) | Электрогенератор | |
| RU2660447C1 (ru) | Гомополярный магнитный подшипник для высокоскоростных электрических машин | |
| CN101707461A (zh) | 空间机械臂用无通电结构电机制动器 | |
| RU2545166C1 (ru) | Магнитный редуктор | |
| RU2540696C1 (ru) | Высокоскоростная электрическая машина с вертикальным валом | |
| CN104483510A (zh) | 一种测量旋转加速度传感器及测量方法 | |
| RU182058U1 (ru) | Гомополярный активный магнитный подшипник | |
| RU116714U1 (ru) | Магнитоэлектрическая дисковая машина | |
| RU2647490C1 (ru) | Беспазовый синхронный генератор с интегрированным магнитным подвесом | |
| RU2516270C1 (ru) | Магнитоэлектрическая машина | |
| CN204330808U (zh) | 一种测量旋转加速度传感器 | |
| RU2743855C1 (ru) | Ротор магнитоэлектрической машины с низким уровнем нагрева постоянных магнитов | |
| RU2807680C2 (ru) | Электрическая машина с дополнительным подвижным самонаправляющимся статором | |
| KR101438403B1 (ko) | 자기 베어링 장치 및 그 제어방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190909 |