SU1673766A1

SU1673766A1 - Магнитный подвес ротора

Info

Publication number: SU1673766A1
Application number: SU894747493A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Лебедев; Павел Васильевич Кочановский
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики
Priority date: 1989-09-06
Filing date: 1989-09-06
Publication date: 1991-08-30

Abstract

Изобретение относитс к машиностроению, а именно к магнитному подвесу ротора, и может быть использовано в малошумных роторных механизмах. Цель изобретени - снижение уровн вибрации корпуса механизма путем компенсации синхронных возмущающих сил, возникших от дебаланса и от взаимодействи ротора и корпуса. Магнитный подвес ротора содержит радиальную магнитную опору, закрепленную в корпусе 1 и включающую четыре электромагнита 2. Два контура 4, 5 отрицательной обратной св зи св заны с устройством 3 детектировани и обмотками электромагнитов 2, удерживающих ротор в заданном положении. Дл компенсации синхронных возмущающих сил, обусловленных дебалансом ротора и переменным силовым взаимодействием ротора и корпуса, магнитный подвес снабжен двум датчиками 12, 13 ускорени корпуса, выходы которых подключены к 1-му и 2-му входам устройства 10 преобразовани координат. Последнее вырабатывает корректирующие сигналы с частотой вращени ротора, определ емой тахометрическим устройством 11. Корректирующие сигналы подаютс на вторые входы сумматоров 8, 9, где происходит суммирование их с сигналами детектирующего устройства 3. Амплитуда и фаза выходных сигналов устройства 10 формируетс по принципу минимальных выходных сигналов датчиков 12, 13 ускорени корпуса, т.е. минимальных колебаний корпуса. 1 ил.

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к магнитному подвесу ротора, и может быть использовано в роторных малошумных механизмах на магнитных опорах.

Целью изобретения является снижение уровня вибраций корпуса механизма с магнитным подвесом ротора путем компенсации синхронных возмущающих сил, возникающих от дебаланса и от взаимодействия ротора и корпуса.

На чертеже изображена схема управления магнитным подвесом ротора.

Устройство содержит закрепленную в корпусе 1 радиальную магнитную опору, включающую в себя четыре электромагнита 2, устройство 3 для детектирования радиального положения ротора, два контура 4 и 5 отрицательной обратной связи, каждый из которых связан с устройством детектирования и обмотками указанных электромагнитов 2 и включает регуляторы 6 и ⁷ тока и сумматоры 8 и 9. Вторые входы каждого сумматора 8 и 9 соединены с выходами устройства 10 преобразования координат, третий вход которого соединен с тахометрическим устройством 11. первый и второй - с датчиками 12 и 13 ускорения корпуса, расположенными под углом 90° один относительно другого.

Устройство 3 детектирования содержит индуктивные датчики 14-17, выходы которых подсоединены попарно к входам сумматоров 18 и 19, выходы которых являются выходами детектирующего устройства. Устройство 10 преобразования координат со держит первый контур 20 преобразования, два выхода которого соединены с двумя входами второго контура 21 преобразования через интеграторы 22 и 23. Первый контур 20 преобразования может быть выполнен на четырех аналоговых перемножителях типа 525ПС2А и одном операционном усилителе типа 140УД6А, выполняющим функцию инвертора.

Второй контур 21 преобразования может быть выполнен на четырех аналоговых перемножителях типа 525ПС2А, на выходе которых подключены два сумматора, выполненные на операционных усилителях типа 140УД6. Интеграторы 22 и 23 могут быть выполнены на операционных усилителях типа 140УД14, в цепи отрицательной обратной связи которых включены конденсаторы. Сумматоры 8, 9 и 18. 19 могут быть выполнены на операционном усилителе, на инвертирующий вход которого через резисторы подаются суммируемые сигналы.

Устройство работает следующим образом.

В случае, например, биения вращающейся магнитной системы, размещенной на роторе (даже при условии идеального отбалансированного ротора), возникает переменная сила взаимодействия ротора и магнитного подшипника, закрепленного в корпусе 1 из-за изменения величины воздушного зазора под электромагнитами подшипника. Это приводит к отклонению ротора от заданного положения, т.е. к вращению оси ротора, что отслеживается устройством детектирования положения ротора 3, на выходе которого возникают синусоидальные сигналы, которые суммируются в сумматорах 8 и 9 с выходными сигналами устройства 10 преобразования координат, которое формирует выходные сигналы по принципу минимальных колебаний корпуса.

Формирование сигналов устройством осуществляется следующим образом. Первый контур 20 преобразования получает на свои первый и второй входы сигналы Х_к и У_к, вырабатываемые датчиками 12 и 13 ускорения корпуса Сигналы X* и У_к - представляют радиальное ускорение корпуса, т.е радиус-вектор в неподвижной системе координат, перпендикулярной оси корпуса. Первый контур 20 преобразования осуществляет преобразование координат, неподвижной системы координат в подвижную и вращающуюся относительно неподвижной системы с частотой вращения ротора, определяемой тахометрическим устройством 11. Выходы первого контура 20 преобразования представляют собой координаты конца радиуса-вектора ускорения во вращающейся системе координат и соответственно равны

X = Хк cos ωΐ + У_к · sin ωΐ ; ;

У = -Хи sin ω t + Ук · cos ω ΐ где ω - угловая скорость ротора;

t - время.

Сигналы X и У поступают на входы интеграторов 22 и 23 с полосой пропускания, ограниченной низкими частотами. Выходные сигналы X1Y1 интеграторов 22 и 23 поступают на первый и второй входы второго контура 21 преобразования, который осуществляет преобразование подвижной системы координат в неподвижную и подает сигналы

Xi = [Xi cos ω t - Yi · sin tot); Yi = [Xi sin ω t 4 Yi cos ωΐ].

на вторые входы сумматоров 8 и 9. Сигналы X1Y1 сформированы по фазе и амплитуде таким образом, что сумма сигналов на входе регуляторов 6 и 7 тока, питающих электромагниты 2, обеспечивает минимизацию вы- 5 ходных сигналов датчиков 12 и 13 ускорения корпуса.

Χκ = Χ_Ρ + Χι = 0; Ye Yp + Xi = 0.

где X_p и Yp - выходные сигналы устройства детектирования положения ротора,

Использование предлагаемого магнит- 15 ного подвеса ротора, позволяет за счет компенсации синхронных возмущающих сил, возникающих от дебаланса и от взаимодействия ротора и корпуса, снизить уровень вибрации корпуса механизма на основной и 20 двойной частоте вращения.

Claims

Формула изобретения

Магнитный подвес ротора, содержащий по меньшей мере одну магнитную радиальную опору с электромагнитами, закрепленную в корпусе, устройство для детектирования положения ротора, два контура обратной отрицательной связи, связанных с устройством детектирования и обмотками электромагнитов опор, каждый из контуров включает регулятор тока и по меньшей мере один сумматор, вторые входы каждого сумматора соединены с выходами устройства преобразования координат, третий вход которого соединен с тахометрическим устройством, отличающий С я тем, что. с целью снижения вибраций на частотах, кратных частоте вращения, он снабжен по меньшей мере, двумя датчиками ускорения корпуса, расположенными под углом 90° друг относительно друга, выходы которых соединены с первым и вторым входами устройства преобразования координат.