UA72699U - Spindle bearing on permanent magnets - Google Patents
Spindle bearing on permanent magnets Download PDFInfo
- Publication number
- UA72699U UA72699U UAU201201842U UAU201201842U UA72699U UA 72699 U UA72699 U UA 72699U UA U201201842 U UAU201201842 U UA U201201842U UA U201201842 U UAU201201842 U UA U201201842U UA 72699 U UA72699 U UA 72699U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- shaft
- permanent magnets
- axes
- magnets
- differential amplifier
- Prior art date
Links
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 7
- 239000007779 soft material Substances 0.000 abstract 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 7
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- YPMOAQISONSSNL-UHFFFAOYSA-N 8-hydroxyoctyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCCCCCCCO YPMOAQISONSSNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000566113 Branta sandvicensis Species 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
Description
датчик положення вала шпиндельної опори на постійних магнітах, установлений по півосі мА системи координат Х"ОМУХ, з'єднаний з другим вимірювачем величини зазору, а його вихід з'єднаний з другим входом другого диференційного підсилювача сигналу неузгодження.the sensor of the position of the shaft of the spindle support on permanent magnets, installed along the mA half-axis of the X"OMUH coordinate system, is connected to the second gauge of the amount of the gap, and its output is connected to the second input of the second differential amplifier of the mismatch signal.
Перший і другі виходи другого диференційного підсилювача сигналу неузгодження з'єднані з входами підсилювачів. Виходи підсилювачів через вимикачі "увімк. - вимк." з'єднані з п'єзоелектричними двигунами силових магнітних відштовхувачів, установлених по осях У8 ї ув систем координат ХРОБУБ і ХВОВУВ,The first and second outputs of the second differential amplifier of the mismatch signal are connected to the inputs of the amplifiers. Outputs of amplifiers through switches "on - off." connected to the piezoelectric motors of the force magnetic repulsors installed along the U8 and U axes in the KhROBUB and KhVOVUV coordinate systems,
Кк її зво ою р ; Га (й і - і пасе дике пет. ТВ С : що 00 фу і за ТИ зако г шо й її Ше ее ння. Кей оМия й и. БО в ик Ай ше асKk her svo oy r ; Ha (y and - and pase dike pet. TV S: what 00 fu and for YOU zako g sho and her She ee nya. Kei oMiya y y. BO v ik Ay she as
КО куту Кеш; ща їх на ї. З е КЕ Кс косе ІАЕKO Kutu Cash; scha them on her. Z e KE Ks kose IAE
Не Ос па я в т М ек Пе й ВК,Ne Ospa i t Mek Pe i VK,
Ко Кк о Мж ві ш К и. я вве я ТІ Б Ки ДА ЯKo Kk o Mzh vi sh K i. I vve I YOU B Ki YES I
КК м Ох Я о они ви вини ннKK m Oh I oh they you blame nn
НВ» КИ зрос Зник ов комин ту КУМ тт тус сн пк люк стек ооо Арс Кк кн Ак мн у з З СЕК ект щіNV» KY increased Disappeared ov komin tu KUM tt tus sn pk lyuk stack ooo Ars Kk kn Ak mn u z Z SEC ect shchi
КК уст ти «Ада онко хм очей я у ! Ка І; ї ; ; | оживе,KK mouth you "Ada onko hm eyes I in ! Ka I; her ; | come alive
ЕМ шини г ШИ днк шик кЇ. 3 1 У т Га Ж ЯМ І: кою; СК висо тус Мине ї. ве Я ко ви щі Її м ГЕО й, я кити ВІ МEM tires r SHY dnk chic kЙ. 3 1 U t Ga Z YAM I: koyu; SK height of Mine. ve I ko vi schi Her m GEO y, I kyty VI M
НО ШИ с он нене ШИBUT SHY s on nene SHY
КК ОТ : ШК й ї си, Ко: в Б в шо пк чи ви А ї зЯ ож Я ї ОА ВІ корж Коен члени Вл Ку їх о дод : т у з х Я я ша ше мис п яKK OT : SHK y i sy, Ko: v B v sho pk ki vi A i zYa oz I i OA VI korzh Cohen members of Vl Ku ikh o dod : t u z x I i sha she mys p i
Е : Мч тк не а пе МО м НИ ЧИ Е 7 Й би йоE : Mch tk ne a pe MO m NI CHI E 7 Y bi yo
ЕД Ж Е кВ!ED Z E kV!
ФоFo
Модель належить до верстатобудування і, зокрема, до систем автоматичного управління і стабілізації положення формоутворюючих елементів верстатів високої точності для обробки точних елементів оптики і механіки, і може використовуватись для побудови прецизійних опор на постійних магнітах.The model belongs to machine tool construction and, in particular, to systems of automatic control and stabilization of the position of forming elements of high-precision machines for processing precise elements of optics and mechanics, and can be used to build precision supports on permanent magnets.
За ас. СРСР Мо 1 500 805 від 11.10.1987 р. відома аеростатична шпиндельна опора. Ця аеростатична шпиндельна опора вибрана як прототип. Аеростатична шпиндельна опора прототипу включає аеростатичну шпиндельну опору з двома лініями піддуву. По зовнішніх сторонах радіальної шпиндельної опори розташовані два автономних компенсатори перекосу вала опори, які оснащені регульованими обмежувачами витрати гасу. В кожний регульований обмежувач витрати гасу входять п'єзоелектричний двигун з регулятором тиску в гасовому шарі.For assistant USSR Mo 1 500 805 dated 11.10.1987 known aerostatic spindle support. This aerostatic spindle support is selected as a prototype. The prototype aerostatic spindle support includes an aerostatic spindle support with two inflation lines. On the outer sides of the radial spindle support, there are two independent support shaft misalignment compensators, which are equipped with adjustable kerosene flow limiters. Each adjustable kerosene flow limiter includes a piezoelectric motor with a pressure regulator in the kerosene layer.
Причому, регульовані обмежувачі витрати гасу, які розташовані симетрично відносно датчиків положення вала, можуть бути об'єднані в групи, в яких п'єзоелектричні двигуни паралельно підключені до системи автоматичного управління.Moreover, adjustable kerosene flow limiters, which are symmetrically located relative to the shaft position sensors, can be combined into groups in which piezoelectric motors are connected in parallel to the automatic control system.
Слід відзначити наступне. Аеростатична шпиндельна опора складна у виготовленні.The following should be noted. Aerostatic spindle support is difficult to manufacture.
Розрахункова величина зазору між втулкою і валом опори знаходиться в інтервалі від 10 мкм до 30 мкм. Експлуатація аеростатичної шпиндельної опори передбачає наявність енергоємної компресорної установки. Обмежувачі витрати гасу аеростатичних опор запорошуються, а волога, яка випадає з гасу, що надійшов на піддув, викликає корозію.The estimated value of the gap between the sleeve and the support shaft is in the range from 10 μm to 30 μm. The operation of the aerostatic spindle support requires the presence of an energy-intensive compressor unit. The kerosene limiters of the aerostatic supports become dusty, and the moisture that falls from the kerosene that has entered the blow-up causes corrosion.
Цих недоліків позбавлена шпиндельна опора на постійних магнітах. Опори на постійних магнітах довговічні. Розмагнічування магнітів, які виконані з закритичних матеріалів, не перевищує 0.2--0.5 95 за рік. В випадку, якщо магніт піддавався магнітній стабілізації, вдається зменшити незворотне зниження магнітної індукції до сотих часток відсотка. Магнітна індукція може повністю поновлюватися наступним намагнічуванням.Spindle support on permanent magnets is free of these disadvantages. Permanent magnet supports are durable. Demagnetization of magnets, which are made of supercritical materials, does not exceed 0.2--0.5 95 per year. If the magnet was subjected to magnetic stabilization, it is possible to reduce the irreversible reduction of the magnetic induction to hundredths of a percent. Magnetic induction can be completely renewed by the next magnetization.
В відношенні піднімальної здатності шпиндельні опори на постійних магнітах з закритичних матеріалів з коерцитивною силою 300-500О0кА/м і індуктивністю 1.5 Тл можуть значно перевищувати аеростатичні шпиндельні опори.In terms of lifting capacity, spindle supports on permanent magnets made of subcritical materials with a coercive force of 300-500О0kA/m and an inductance of 1.5 T can significantly exceed aerostatic spindle supports.
Шпиндельна опора на постійних магнітах не споживає газ на піддув опори, а, отже, ця опора енергозберігаюча.Spindle support on permanent magnets does not consume gas to inflate the support, and therefore, this support is energy-saving.
Задача, що вирішується, полягає у такому удосконалені шпиндельної опори прототипу, якеThe problem to be solved is such an improved prototype spindle support, which
Зо передбачає заміну гасового мастильного шару аеростатичної шпиндельної опори магнітним полем силових магнітних підвісів з можливістю управління радіальним положенням вала шпиндельної опори на постійних магнітах.Zo provides for the replacement of the kerosene lubricating layer of the aerostatic spindle support by the magnetic field of power magnetic suspensions with the possibility of controlling the radial position of the spindle support shaft using permanent magnets.
Це досягається тим, що шпиндельна опора на постійних магнітах, яка включає датчики положення вала опори, силові магнітні відштовхувачі, пристрій автоматичного управління положенням вала опори, згідно з корисною моделлю, вал шпиндельної опори виконаний складеним і включає вихідний вал, несучий вал і хвостовик, по краях несучого вала в екранах установлені магніти вала у вигляді порожнистого циліндра з полюсами на внутрішній і зовнішній бокових поверхнях, в втулках, установлених в корпусі шпиндельної опори на постійних магнітах, над магнітами вала в перерізах по Б-Б і В-В шпиндельної опори по осях систем координатThis is achieved by the fact that the permanent magnet spindle support, which includes sensors for the position of the support shaft, force magnetic repulsors, a device for automatic control of the position of the support shaft, according to a useful model, the shaft of the spindle support is made folded and includes an output shaft, a supporting shaft and a shank, according to at the edges of the supporting shaft in the screens, shaft magnets are installed in the form of a hollow cylinder with poles on the inner and outer side surfaces, in the bushings installed in the spindle support housing on permanent magnets, above the shaft magnets in the B-B and B-B sections of the spindle support along the axes coordinate systems
ХБОБУБ Її ХВОВУВ установлені по чотири силових магнітних відштовхувачі, кожний силовий магнітний відштовхувач включає постійний магніт, установлений в екран з магнітном'якого матеріалу, п'єзоелектричний двигун, установлений в керамічний ізолятор, і регулювальний гвинт, причому, постійні магніти силових магнітних відштовхувачів полюсами спрямовані до однойменних полюсів магнітів вала, силові магнітні відштовхувачі і магніт вала, які установлені в одному перерізі опори, утворюють силовий магнітний підвіс вала шпиндельної опори на постійних магнітах, в корпусі шпиндельної опори на постійних магнітах в перерізі по А-А над вихідним валом в керамічній втулці по півосям ХА і-УА систем координат ХРОМ, осі якої паралельні осям систем координат ХРОБУБ і ХВОВУВ, установлені датчики положення вала шпиндельної опори на постійних магнітах, пристрій автоматичного управління положенням вала шпиндельної опори на постійних магнітах включає задатчик, перший диференційний підсилювач сигналу неузгодження, другий диференційний підсилювач сигналу неузгодження, перший вимірювач величини зазору, другий вимірювач величини зазору, підсилювачі, вимикач увімк. - вимк., п'єзоелектричні двигуни силових магнітних підштовхувачів, причому, датчики положення вала шпиндельної опори на постійних магнітах електрично зв'язані з п'єзоелектричними двигунами силових магнітних підштовхувачів, причому, вихід задатчика з'єднаний з першими входами першого диференційного підсилювача сигналу неузгодження, другого диференційного підсилювача сигналу неузгодження, датчик положення вала шпиндельної опори на постійних магнітах, установлений по півосі -Х» системи координатХБОБУБ Her ХВОВУВ are equipped with four power magnetic repellers, each power magnetic repeller includes a permanent magnet installed in a screen made of magnetic material, a piezoelectric motor installed in a ceramic insulator, and an adjusting screw, moreover, the permanent magnets of the power magnetic repellers have their poles directed to the poles of the shaft magnets of the same name, power magnetic repellers and a shaft magnet, which are installed in one section of the support, form a power magnetic suspension of the spindle support shaft on permanent magnets, in the housing of the spindle support on permanent magnets in the section along A-A above the output shaft in a ceramic sleeve along the XA and UA semi-axes of the ChROM coordinate systems, the axes of which are parallel to the axes of the KhROBUB and KhVOVUV coordinate systems, sensors for the position of the spindle support shaft on permanent magnets are installed, the device for automatic control of the position of the spindle support shaft on permanent magnets includes a encoder, the first differential amplifier of the misalignment signal, second differential mismatch signal amplifier, first clearance gauge, second clearance gauge, amplifiers, switch on. - off, piezoelectric motors of power magnetic pushers, moreover, sensors of the position of the spindle support shaft on permanent magnets are electrically connected to piezoelectric motors of power magnetic pushers, moreover, the output of the encoder is connected to the first inputs of the first differential amplifier of the mismatch signal , the second differential amplifier of the misalignment signal, the sensor of the position of the spindle support shaft on permanent magnets, installed along the -X" semi-axis of the coordinate system
ХРОМУХ, з'єднаний з першим вимірювачем величини зазору, а його вихід з'єднаний з другим бо входом першого диференційного підсилювача сигналу неузгодження, перший і другі виходи першого диференційного підсилювача сигналу неузгодження з'єднані з входами підсилювачів, виходи підсилювачів через вимикачі "увімк. - вимк." з'єднані з п'єзоелектричними двигунами силових магнітних відштовхувачів, установлених по осях Х5 ії ХВ систем координат ХРОБУВ іCHROMUK, connected to the first gauge of the amount of the gap, and its output is connected to the second input of the first differential amplifier of the mismatch signal, the first and second outputs of the first differential amplifier of the mismatch signal are connected to the inputs of the amplifiers, the outputs of the amplifiers through the switches "on. - off connected to piezoelectric motors of power magnetic repulsors installed along the X5 and XV axes of the Khrobuv coordinate system and
ХВОВУВ, датчик положення вала шпиндельної опори на постійних магнітах, установлений по півосі «УА системи координат ХОМ, з'єднаний з другим вимірювачем величини зазору, а його вихід з'єднаний з другим входом другого диференційного підсилювача сигналу неузгодження, перший і другі виходи другого диференційного підсилювача сигналу неузгодження з'єднані з входами підсилювачів, виходи підсилювачів через вимикачі "увімк. - вимк." з'єднані з п'єзоелектричними двигунами силових магнітних відштовхувачів, установлених по осях У і ув систем координат ХРОБУБ і ХВОВУВ,ХВОВУВ, a sensor of the position of the shaft of the spindle support on permanent magnets, installed along the semi-axis "UA of the KHOM coordinate system, connected to the second gauge of the amount of the gap, and its output is connected to the second input of the second differential amplifier of the mismatch signal, the first and second outputs of the second differential mismatch signal amplifiers are connected to amplifier inputs, amplifier outputs through on-off switches. connected to the piezoelectric motors of the power magnetic repulsors installed along the y and y axes of the KhROBUB and KhVOVUV coordinate systems,
Це досягається також тим, що в перерізах по Б-Б і Г-Г по осях систем координат ХРОБУБ іThis is also achieved by the fact that in sections along B-B and G-G along the axes of the HROBUB coordinate system and
ХВОВУв установлюють групи паралельно з'єднаних силових магнітних відштовхувачів.Groups of parallel-connected power magnetic repulsors are installed in the HVOVUs.
Причинно-наслідковий зв'язок технічного рішення, що заявляється, з технічним результатом, що досягається, полягає у наступному.The cause-and-effect relationship between the claimed technical solution and the achieved technical result is as follows.
На Фіг. 1 представлена шпиндельна опора на постійних магнітах, вал 2, 3, 4 якої складається з несучого вала 2 і співвісно з'єднаними з ним вихідним валом і хвостовиком 4. Всі вали 2, 3, 4 одного діаметра. По краях несучого вала 2 в екранах установлені магніти 8 вала. В корпусі 1 опори в перерізах по Б-Б і В-В над магнітами 8 вала установлені силові магнітні відштовхувачі 11. Їх постійні магніти 9 переміщуються п'єзоелектричними двигунами 13. Полюси магнітів 13 спрямовані до однойменних полюсів магнітів 8 вала Б - Б. Магніти 13 силових магнітних відштовхувачів 11 установлені з зазором 1з відносно магніту 8 вала.In Fig. 1 shows a spindle support on permanent magnets, the shaft 2, 3, 4 of which consists of a bearing shaft 2 and an output shaft and shank 4 coaxially connected to it. All shafts 2, 3, 4 have the same diameter. On the edges of the supporting shaft 2, the magnets of the shaft 8 are installed in the screens. Power magnetic repulsors 11 are installed in the housing 1 of the support in cross sections along B-B and B-B above the magnets of shaft 8. Their permanent magnets 9 are moved by piezoelectric motors 13. The poles of magnets 13 are directed to the same poles of magnets 8 of shaft B - B. Magnets 13 power magnetic repellers 11 are installed with a gap of 1z relative to the magnet 8 of the shaft.
Як відомо, однойменні полюси магнітів відштовхуються. Розглянемо силу відштовхування між силовим магнітним відштовхувачем 11 і магнітом вала. Магніти 9 силових магнітних відштовхувачів 11 розташовані в екранах 12, які виконані з магнітном'якого матеріалу. Ці екрани 12 є магнітопровами, магнітним потоком поза якими можна знехтувати. Отже, магнітні потоки зосереджені в зазорах між відкритими полюсами магнітів 9 силових магнітних відштовхувачів 11 і магнітами 8 вала опори.As you know, the poles of magnets of the same name repel each other. Consider the force of repulsion between the power magnetic repeller 11 and the shaft magnet. Magnets 9 of power magnetic repellers 11 are located in screens 12, which are made of magnetic material. These screens 12 are magnetic lines, the magnetic flux beyond which can be neglected. Therefore, the magnetic fluxes are concentrated in the gaps between the open poles of the magnets 9 of the power magnetic repellers 11 and the magnets 8 of the support shaft.
Сила відштовхування між силовим магнітним відштовхувачем 11 і магнітом 8 вала розраховується по формулі (Пятин Ю.М., Постоянньсе магнить, М: Знергия, 1980):The force of repulsion between the force magnetic repulsor 11 and the magnet 8 of the shaft is calculated by the formula (Y.M. Pyatyn, Permanent magnet, M: Znergia, 1980):
Е. - ВмвідВмвалаУа від - зо поп нгіз/ ОМ ; де: Ом. магнітна жорсткість магнітів 9 силового магнітного відштовхувача і магнітів 8 вала; ів. величина зазору між магнітом відштовхувача і магнітом напрямної; РО - магнітна постійна;E. - VmvidVmvalaUa vid - zo pop ngiz/ OM ; where: Om. magnetic rigidity of magnets 9 of the power magnetic repeller and magnets 8 of the shaft; iv. the size of the gap between the repeller magnet and the guide magnet; PO - magnetic constant;
ВмвідВмвала індукції магнітів силового магнітного відштовхувача і магніту вала;VmvidVmvala induction of the magnets of the power magnetic repeller and the magnet of the shaft;
М - (мвід бІмвала)/2.. середня довжина магнітів силового магнітного відштовхувача і магніту вала; Зв. площа полюсів магніту. Площа магніту 8 вала опори дорівнює площі магніту 9 відштовхувача. в -МїM - (mvid biImvala)/2.. the average length of the magnets of the power magnetic repeller and the magnet of the shaft; Zv. the area of the magnet poles. The area of the magnet 8 of the support shaft is equal to the area of the magnet 9 of the repeller. in -Mi
В момент часу, коли різниця сили відштовхування ГвіІд силового магнітного відштовхувача, установленого по півосі У системи координат ХРОБУ? в перерізі по Б-Б опори, і магніту вала, і сила відштовхування Гвід силового магнітного відштовхувача, установленого по півосі -у5 системи координат ХРОБУ5 в перерізі по Б-Б опори і вала - магніту будуть дорівнювати радіальному навантаженню в перерізі по Б-Б шпиндельної опори на постійних магнітах, вал опори буде займати нове положення. Причому, сила відштовхування між цими магнітами при їх намагніченості Ме 1,5927105, магнітній індукції 2 Тл, ї 13-50 мкм дорівнює 1313 Н. При цих же параметрах магнітів і Із -40 мкм дорівнює 2052 Н. Це означає, що жорсткість одного силового магнітного підвісу дорівнює 73.9 Н/мкм.At the time when the difference in the force of repulsion GvId of the force magnetic repeller installed along the semi-axis V of the KhROBU coordinate system? in the B-B cross-section of the support and the shaft magnet, and the repulsion force The guide of the power magnetic repeller installed along the -y5 semi-axis of the KhROBU5 coordinate system in the B-B cross-section of the support and the magnet shaft will be equal to the radial load in the B-B cross-section of the spindle supports on permanent magnets, the support shaft will occupy a new position. Moreover, the force of repulsion between these magnets with their magnetization Me 1.5927105, magnetic induction 2 T, and 13-50 μm equals 1313 N. With the same parameters of the magnets and Iz -40 μm equals 2052 N. This means that the stiffness of one force of the magnetic suspension is 73.9 N/μm.
Для запобігання радіального зміщення вала шпиндельної опори на постійних магнітах вона оснащається пристроєм управління положенням вала опори. Цей пристрій шляхом зміни величин зазорів між магнітом 8 вала і магнітами 9 силових магнітних відштовхувачів п'єзоелектричними двигунами 13 відштовхувачів постійно компенсує радіальне навантаження на вал опори і запобігає його зміщенню.To prevent radial displacement of the spindle support shaft on permanent magnets, it is equipped with a device for controlling the position of the support shaft. This device, by changing the gaps between the magnet 8 of the shaft and the magnets 9 of the power magnetic repulsors by the piezoelectric motors 13 of the repulsors, constantly compensates for the radial load on the support shaft and prevents its displacement.
Сила відштовхування між магнітом 8 вала і магнітними силовими відштовхувачами визначається їх магнітними індукціями, площиною полюсів, середньою довжиною і зазором між ними.The force of repulsion between the magnet 8 of the shaft and the magnetic force repellers is determined by their magnetic inductions, the plane of the poles, the average length and the gap between them.
Модель пояснюється кресленнями.The model is explained with drawings.
Фіг. 1 Шпиндельна опора на постійних магнітах (осьовий переріз).Fig. 1 Spindle support on permanent magnets (axial section).
Фіг. 2. Силові магнітні підвіси в перерізах по Б-Б і В-В опори.Fig. 2. Power magnetic suspensions in cross-sections along B-B and B-B supports.
Фіг. 3. Датчики величин зазорів в перерізах А -А опори.Fig. 3. Sensors of clearances in cross-sections A-A of the support.
Фіг. 4. Функціональна схема пристрою автоматичного управління положенням вала шпиндельної опори на постійних магнітах.Fig. 4. Functional diagram of the device for automatic control of the position of the spindle support shaft on permanent magnets.
Фіг. 5. Силові магнітні підвіси утворені групами силових магнітних відштовхувачів в перерізах по Б-Б і В-В опори.Fig. 5. Power magnetic suspensions are formed by groups of power magnetic repulsors in the B-B and B-B sections of the support.
Шпиндельна опора на постійних магнітах (Фіг. 1) включає корпус 1 і складовий вал 2, 3, 4 шпиндельної опори на постійних магнітах, який складається з несущого вала 2 і співвісно з'єднаними з ним і одного з ним діаметру вихідним валом З і хвостовиком 4.Spindle support on permanent magnets (Fig. 1) includes a body 1 and a component shaft 2, 3, 4 of a spindle support on permanent magnets, which consists of a bearing shaft 2 and an output shaft Z and a shank coaxially connected to it and of the same diameter as it 4.
В корпусі 1 шпиндельної опори в керамічних втулках 5 в перерізі по А-А опори по півосяхIn the housing 1 of the spindle support in the ceramic bushings 5 in the cross-section along A-A of the support along the semi-axes
ХА ї Ж МА системи координат ХРОММУА (фіг. 3) установлені датчики б положення вала шпиндельної опори.ХА and Ж MA of the CHROMMUA coordinate system (Fig. 3) are installed sensors for the position of the spindle support shaft.
Керамічні втулки 5 являються ізоляторами датчиків 6, а також послабляють дію стороннього магнітного поля на ці датчики. Датчики б положення вала шпиндельної опори служать для вимірювання величин зазорів між основами датчиків 6 і вихідним валом З для забезпечення стабілізації радіального положення вала 2, 3, 4 шпиндельної опори на постійних магнітах.Ceramic bushings 5 are insulators of sensors 6, and also weaken the effect of an external magnetic field on these sensors. Sensors b of the position of the shaft of the spindle support are used to measure the gaps between the bases of the sensors 6 and the output shaft Z to ensure the stabilization of the radial position of the shaft 2, 3, 4 of the spindle support on permanent magnets.
По краях несучого вала 2 в ізоляторах 7 установлені магніти 8 вала, які виготовлені у вигляді порожнистих циліндрів з полюсами на внутрішній і зовнішній бокових поверхнях. Екрани 7 виконані з магнітном'якого матеріалу (пермюндера) (Пятин Ю. М. Постояннье магнить, справочник, М.: Знергия, 1980) з високою магнітною проникливістю (г 2 80000 високою індукцією насичення (Вп гл і забезпечують концентрацію магнітного поля між магнітами 8 вала і магнітами 9 силових магнітних відштовхувачів 11, а також перешкоджають проникненню магнітних потоків розсівання в вихідний вал З і далі під датчики 6 величин зазорів.On the edges of the supporting shaft 2, in the insulators 7, the magnets 8 of the shaft are installed, which are made in the form of hollow cylinders with poles on the inner and outer side surfaces. Screens 7 are made of a magnetic material (permunder) (Pyatin Yu. M. Permanent magnet, reference book, Moscow: Znergia, 1980) with high magnetic permeability (g 2 80000 high saturation induction (Vp hl) and ensure the concentration of the magnetic field between the magnets 8 of the shaft and the magnets 9 of the power magnetic repulsors 11, and also prevent the penetration of the magnetic scattering fluxes into the output shaft C and further under the sensors 6 of the gap sizes.
В перерізах по Б-Б і В-В шпиндельної опори в втулках 10 установлені силові магнітні відштовхувачі 11 з керованою силою відштовхування між цими відштовхувачами 11 і магнітами 8 вала. Кожний силовий магнітний відштовхувач 11 включає магніт 9, виконаний з закритичного магнітного матеріалу, наприклад, фериту або рідкоземельного магнітного матеріалу з коерцитивною силою Не до 400 кА/м і енергією до 25000 Дж/м3. Такі магніти не зазнають розмагнічування в сильних магнітних полях (Пятин Ю. М. Постоянньсе магнить, справочник, М.:In the cross-sections along B-B and B-B of the spindle support in the bushings 10, power magnetic repulsors 11 are installed with a controlled repulsive force between these repulsors 11 and the magnets 8 of the shaft. Each power magnetic repeller 11 includes a magnet 9 made of closed magnetic material, for example, ferrite or rare earth magnetic material with a coercive force of up to 400 kA/m and an energy of up to 25,000 J/m3. Such magnets do not undergo demagnetization in strong magnetic fields (Y. M. Pyatyn, Permanent magnet, reference book, M.:
Зо Знергия, 1980).From Znergiya, 1980).
Магніти 9 силових магнітних відштовхувачів установлені в екрани 12, які виконані з магнітом'якого матеріалу, що також забезпечує зосередження їх магнітного потоку в зазорах між магнітом 8 вала і цими магнітами 9.The magnets 9 of the power magnetic repellers are installed in the screens 12, which are made of a magnetic material, which also ensures the concentration of their magnetic flux in the gaps between the magnet 8 of the shaft and these magnets 9.
Переміщення магнітів У здійснюється п'єзоелектричними двигунами 13. П'єзоелектричні двигуни 13 установлені в ізолятори 14.The magnets U are moved by piezoelectric motors 13. Piezoelectric motors 13 are installed in insulators 14.
Регулювальний гвинт 15 служить для установки початкової величини зазору між магнітом 9 силового магнітного відштовхувача і магнітом 8 вала, а, отже, для установки між ними початкової сили відштовхування. Магніти 9 і магніти 8 вала спрямовані один до одного однойменними полюсами.The adjusting screw 15 serves to set the initial value of the gap between the magnet 9 of the power magnetic repeller and the magnet 8 of the shaft, and, therefore, to set the initial force of repulsion between them. Magnets 9 and magnets 8 of the shaft are directed to each other by poles of the same name.
В перерізах опори по Б-Б і В-В по осях систем координат ХРОБУБ і ХВОВУВ (фіг. 2) установлені по чотири силових магнітних відштовхувачі, які в цих перерізах вала з магнітами 8 вала утворюють силові магнітні підвіси 16. Причому, осі систем координат ХРОБУБ і ХВОВУВ паралельні осям системи координат ХОМА, Силові магнітні підвіси 16: - утримують вал 2, 3, 4 опори у виваженому стані; - запобігають зміщенню вала 2, 3, 4 опори з заданого положення під дією радіального навантаження.In the cross-sections of the support along B-B and B-V along the axes of the ХРОБУБ and ХВОВУВ coordinate systems (Fig. 2), four power magnetic repulsors are installed, which in these sections of the shaft with 8 magnets of the shaft form power magnetic suspensions 16. Moreover, the axes of the coordinate systems ХРОБУБ and ХВОВУВ are parallel to the axes of the HOMA coordinate system, Power magnetic suspensions 16: - keep the shaft 2, 3, 4 of the support in a balanced state; - prevent displacement of the support shaft 2, 3, 4 from the given position under the action of radial load.
Пристрій 17 автоматичного управління положенням вала шпиндельної опори на постійних магнітах (Фіг. 4) включає задатчик 18, який служить для установки заданої величини зазорів під датчиками 6 величин зазорів, установлених по півосям ХА і - МА системи координат ХОМУА в перерізі по А - А опори (Фіг. 3). З виходу задатчика 18 сигнал надходить на перші входи першого диференційного підсилювача 19 сигналу неузгодження, другого диференційного підсилювача 20 сигналу неузгодження.The device 17 for automatic control of the position of the shaft of the spindle support on permanent magnets (Fig. 4) includes a setter 18, which serves to set the specified value of the gaps under the 6 sensors of the values of the gaps established along the semi-axes XA and - MA of the HOMUA coordinate system in the section along A - A of the support (Fig. 3). From the output of the encoder 18, the signal enters the first inputs of the first differential amplifier 19 of the mismatch signal, the second differential amplifier 20 of the mismatch signal.
Диференційні підсилювачі 19 і 20 виробляють сигнали неузгодження, які пропорційні величинам зазорів під відповідним датчиком б положення вала від заданих за датчиком 18 величин цих зазорів. Сигнали датчиків б положення вала опори надходять на входи першого вимірювача 21 величини зазору і другого вимірювача 22 величини зазору. Сигнали вимірювачів 21 і 22 надходять на другі входи диференційних підсилювачів 19 і 20 сигналів неузгодження, відповідно. В якості вимірювачів величин зазорів використовуються вимірювачі мікропереміщень, погрішність вимірювання яких не перевищує 10-3-10- величини зазору, який вимірюється (Гриневич Б.Ф. Мзмерительнье компенсационно-мостовье устройства с емкостньіми датчиками, Киев,: Наукова Думка, 1987).Differential amplifiers 19 and 20 produce mismatch signals that are proportional to the values of the gaps under the corresponding sensor b of the shaft position from the values of these gaps specified by the sensor 18. Signals from sensors b of the position of the support shaft are received at the inputs of the first gauge 21 of the amount of the gap and the second gauge of the amount of the gap 22. The signals of the meters 21 and 22 are supplied to the second inputs of the differential amplifiers 19 and 20 of the mismatch signals, respectively. Microdisplacement meters are used as gauges of gap sizes, the measurement error of which does not exceed 10-3-10- of the size of the gap being measured (Grynevych B.F. Mzmeritelnye kompensatsionno-mostovye podrasa s emkostnyi zadzkadymy, Kyiv,: Naukova Dumka, 1987).
З виходів першого диференційного підсилювача 19 сигналу неузгодження сигнал надходить на входи підсилювачів 23 і 24, а з їх виходів через вимикач 25 - на п'єзоелектричні двигуни 13 силових магнітних відштовхувачів, установлених по півосям «Х і -ХР, «ХВ і -Хе систем координатFrom the outputs of the first differential amplifier 19 of the mismatch signal, the signal enters the inputs of the amplifiers 23 and 24, and from their outputs through the switch 25 - to the piezoelectric motors 13 of the power magnetic repulsors installed along the semi-axes of the "X and -XR, "XV and -Xe systems coordinates
ХРОБУБ і ХВОВУВ, П'єзоелектричні 13 силових магнітних відштовхувачів 11, які установлені по одній осі систем координат, живляться в протифазі. В залежності від напрямку зміни величини зазору магніт 9 одного з силових магнітних відштовхувачів наближається до магніту 8 вала і збільшує силу відштовхування, а другого віддаляється від магніту 8 вала і зменшує силу відштовхування. В результаті по цій осі координат під дією сил відштовхування вал 2, 3, 4, займе задане положення.ХРОБУБ and ХВОВУВ, Piezoelectric 13 power magnetic repulsors 11, which are installed along one axis of coordinate systems, are powered in antiphase. Depending on the direction of the gap change, the magnet 9 of one of the power magnetic repulsors approaches the magnet 8 of the shaft and increases the repulsion force, and the second one moves away from the magnet 8 of the shaft and reduces the repulsion force. As a result, shaft 2, 3, 4 will take a given position along this coordinate axis under the action of repulsive forces.
З виходів другого диференційного підсилювача 20 сигналу неузгодження сигнал надходить на входи підсилювачів 26 і 27, а з їх виходів через вимикач 25 - на п'єзоелектричні двигуни 13 силових магнітних відштовхувачів 11, установлених по півосям --8 і -УВ, -уВ | -МВ систем координат ХВОВУВ ї ХВОВУВ, 28 - планшайба, яка установлена на вихіднім валу 4.From the outputs of the second differential amplifier 20 of the mismatch signal, the signal enters the inputs of the amplifiers 26 and 27, and from their outputs through the switch 25 - to the piezoelectric motors 13 of the power magnetic repulsors 11, installed along the semi-axes --8 and -УВ, -уВ | - MV of coordinate systems ХВОВУВ and ХВОВУВ, 28 - face washer installed on the output shaft 4.
Причому, вихід задатчика 18 з'єднаний з першими входами першого диференційного підсилювача 19 сигналу неузгодження і другого диференційного підсилювача 20 сигналу неузгодження, датчик б положення вала шпиндельної опори на постійних магнітах, установлений по півосі -Х" системи координат Х"ОЛУ», з'єднаний з першим вимірювачем 21 величини зазору, а його вихід з'єднаний з другим входом першого диференційного підсилювача 19 сигналу неузгодження, перший і другі виходи першого диференційного підсилювача 19 сигналу неузгодження з'єднані з входами підсилювачів 23 і 24, виходи підсилювачів 23 і 24 через вимикачі 25 "увімк. - вимк." з'єднані з п'єзоелектричними двигунами 13 силових магнітних відштовхувачів 11, установлених по осях Х5 і ХВ систем координат ХРОБУБ і ХВОВУВ, датчик 6 положення вала шпиндельної опори на постійних магнітах, установлений по півосі У системи координат Х"ОМУА, з'єднаний з другим вимірювачем 22 величини зазору, а його вихід з'єднаний з другим входом другого диференційного підсилювача 20 сигналу неузгодження, перший і другі виходи другого диференційного підсилювача 20 сигналу неузгодження з'єднані з входами підсилювачів 26 і 27, виходи підсилювачів 26 і 27 через вимикачі 25 "увімк. - вимк." з'єднані з п'єзоелектричними двигунами 13 силових магнітних відштовхувачів 11, установлених по осях У і УВ систем координат ХОБУБ і ХОБУБ,Moreover, the output of the encoder 18 is connected to the first inputs of the first differential amplifier 19 of the misalignment signal and the second differential amplifier 20 of the misalignment signal, the sensor b of the position of the spindle support shaft on permanent magnets, installed along the -X" half-axis of the X"OLU" coordinate system, with connected to the first gauge 21 of the amount of the gap, and its output is connected to the second input of the first differential amplifier 19 of the mismatch signal, the first and second outputs of the first differential amplifier 19 of the mismatch signal are connected to the inputs of the amplifiers 23 and 24, the outputs of the amplifiers 23 and 24 through switches 25 "on - off" connected to piezoelectric motors 13, power magnetic repulsors 11, installed along the X5 and XV axes of the KhROBUB and KhVOVUV coordinate systems, a spindle support shaft position sensor 6 on permanent magnets, installed along the U semi-axis of the X"OMUA coordinate system, connected to by the second gauge 22 of the amount of the gap, and its output is connected to the second input of the second differential amplifier 20 of the mismatch signal, the first and second outputs of the second differential amplifier 20 of the mismatch signal are connected to the inputs of amplifiers 26 and 27, the outputs of amplifiers 26 and 27 through switches 25 "on - off" connected to the piezoelectric motors 13 of the power magnetic repulsors 11, installed along the Y and UV axes of the HOBUB and HOBUB coordinate systems,
Працює шпиндельна опора на постійних магнітах наступним чином. Вимикачі 25 увімк. - вимк. установлюють в положення увімк. і підключають вимірювачі 23, 24, 26, 27 до п'єзоелектричних двигунів 13 силових магнітних відштовхувачів 11. Пара п'єзоелектичних двигунів 13 силових магнітних відштовхувачів, установлених по одній осі координат, зустрічно підключена до відповідних п'єзоелектричних двигунів.The permanent magnet spindle support works as follows. Switches 25 on. - off set to the on position. and connect the gauges 23, 24, 26, 27 to the piezoelectric motors 13 of the power magnetic repulsors 11. A pair of piezoelectric motors 13 of the power magnetic repulsors, installed along one coordinate axis, is oppositely connected to the corresponding piezoelectric motors.
На виході задатчика 18 установлюють напругу, яка дорівнює вихідним напругам вимірювачів 211122 при розрахунковій величині зазору під датчиками 6 положення вала 2, 3, 4 шпиндельної опори.At the output of the encoder 18, a voltage is set, which is equal to the output voltages of the gauges 211122 at the calculated value of the gap under the position sensors 6 of the shaft 2, 3, 4 of the spindle support.
По показаннях вимірювачів 21 і 22 величин зазорів зміщують регулювальними гвинтами 15 магніти 8 силових магнітних відштовхувачів 11, а отже, і вал 2, 3, 4 опори, під датчиками 6 положення вала опори, установлених в перерізі по А-А опори, установлюють розрахункові величини зазорів.According to the readings of the gauges 21 and 22 of the gap values, the adjusting screws 15 move the magnets 8 of the power magnetic repulsors 11, and therefore the shafts 2, 3, 4 of the support, under the sensors 6 of the position of the support shaft, installed in the cross-section along A-A of the support, the calculated values are set gaps
Нехай під дією радіального навантаження зазор під датчиком б положення вала опори, установленого по півосі ЕХ" системи координат Х'ОМУХ в перерізі по А-А шпиндельної опори на постійних магнітах опори стане більшим. Отже, збільшиться напруга на другому вході диференціального підсилювача 19. В результаті на виході диференційного підсилювача 19 виникає різниця потенціалів. Напруга з виходів диференційного підсилювача 19 через підсилювачі 23 і 24 надходить на п'єзоелектричні двигуни 13 силових магнітних відштовхувачів 11, установлених по осях Х5 і ХВ систем координат ХРОБУ5 ії ХВОВУВ в перерізах по Б-Б і В-В опори.Let the clearance under the radial load sensor b of the position of the support shaft, established along the X-axis of the X'OMUH coordinate system in the cross-section along A-A of the spindle support on the permanent magnets of the support, become larger. Consequently, the voltage at the second input of the differential amplifier 19 will increase. as a result, a potential difference occurs at the output of the differential amplifier 19. The voltage from the outputs of the differential amplifier 19 through the amplifiers 23 and 24 is supplied to the piezoelectric motors 13 of the force magnetic repulsors 11, installed along the X5 and XV axes of the KhROBU5 and KhVOVUV coordinate systems in cross-sections along B-B and B-B supports.
В результаті п'єзоелектричні двигуни 13 силових магнітних відштовхувачів 11, установленого по півосям -Х? і -ХР подовжується. Зазори між магнітом 8 вала і магнітами 9 силових магнітних відштовхувачів зменшується, а, отже, сила відштовхування між ними збільшується.As a result, piezoelectric motors 13 power magnetic repulsors 11, installed along the semi-axis -X? and -CR lengthens. The clearances between the magnet 8 of the shaft and the magnets 9 of the power magnetic repellers decrease, and, therefore, the force of repulsion between them increases.
П'єзоелектричні двигуни 13 силових магнітних відштовхувачів 11, установлених по півосяхPiezoelectric motors 13 power magnetic repulsors 11 installed along the semi-axes
ЖХБ Її ХВ, укорочуються. Зазори між магнітами 8 вала і магнітами 9 силових магнітних відштовхувачів збільшуються, а сила відштовхування між ними зменшується.ЖХБ ЖХ ХВ, are shortened. The gaps between the magnets 8 of the shaft and the magnets 9 of the power magnetic repellers increase, and the force of repulsion between them decreases.
Під дією сил відштовхування вал 2, 3, 4 опори зміститься в напрямку півосей «Хе і «ХВ і буде займати початкове положення.Under the action of repulsive forces, the shaft 2, 3, 4 of the support will shift in the direction of the semi-axes "Xe" and "XV" and will occupy the initial position.
Для підвищення піднімальної сили і жорсткості шпиндельної опори на постійних магнітах в перерізах опори по Б-Б і В-В по осях систем координат ХРОБУБ і ХВОВУВ можуть встановлюватися по чотири групи (Фіг. 5) установлюються по чотири групи 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 паралельно підключених силових магнітних відштовхувачів, які 3 магнітами 8 вала утворюють силові магнітні підвіси.To increase the lifting force and rigidity of the spindle support on permanent magnets, four groups of four groups 29, 30, 31, 32 can be installed on permanent magnets in the cross-sections of the support along B-B and B-V along the axes of the HROBUB and HVOVUV coordinate systems (Fig. 5). , 33, 34, 35, 36 parallel-connected power magnetic repellers, which form power magnetic suspensions with 3 magnets of 8 shafts.
Кожну групу силових магнітних відштовхувачів установлюють симетрично відносно осей згаданих систем координат ХРОБУБ і ХВОВУВ,Each group of force magnetic repulsors is set symmetrically relative to the axes of the mentioned coordinate systems ХРОБУБ and ХВОВУВ,
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201201842U UA72699U (en) | 2012-02-20 | 2012-02-20 | Spindle bearing on permanent magnets |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201201842U UA72699U (en) | 2012-02-20 | 2012-02-20 | Spindle bearing on permanent magnets |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA72699U true UA72699U (en) | 2012-08-27 |
Family
ID=50849955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAU201201842U UA72699U (en) | 2012-02-20 | 2012-02-20 | Spindle bearing on permanent magnets |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA72699U (en) |
-
2012
- 2012-02-20 UA UAU201201842U patent/UA72699U/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10218294B2 (en) | Bearing, in particular for a magnetic levitation assembly | |
EP1958323B1 (en) | Magnetic levitation system | |
US9920790B2 (en) | Active airbearing device | |
CN101709763B (en) | Horizontal two-degree-of-freedom vibration isolating mechanism | |
CN101013841B (en) | High voltage-resisting bi-directional linear force motor with low-power consumption | |
Yuan et al. | Tunable negative stiffness spring using maxwell normal stress | |
CN106641403B (en) | A kind of direct action type electrohydraulic proportional valve of the linear force motor driving of bidirectional permanent magnetic | |
CN103775550A (en) | Single-degree-of-freedom magnetic vibration isolation device | |
EP3171126B1 (en) | Temperature tolerant magnetic linear displacement sensor | |
CN103995150A (en) | Capacitance flexure accelerometer with adjustable scale factor | |
CN105228840A (en) | For the high sensitivity of strut application, load slows down load cell | |
UA72699U (en) | Spindle bearing on permanent magnets | |
US2822694A (en) | System for constraining mass of gyro wheel | |
UA101907C2 (en) | Spindle bearing on permanent magnets | |
KR100906662B1 (en) | System for thrust magnetic bearing | |
CN207611288U (en) | Micro-flow controlling device | |
ITMI950208A1 (en) | PROVISION USED FOR TWO-DIMENSIONAL CONTROL OR TWO-DIMENSIONAL MEASUREMENT | |
Uhlmann et al. | High precision positioning with ferrofluids as an active medium | |
CN110822008B (en) | Driver based on magnetorheological fluid | |
GB2164154A (en) | Magnetic velocity sensor | |
WO2015111163A1 (en) | Magnetic detection device | |
Temirov | ELEKTROMAGNIT NURLANISH: ODAMLARGA TA’SIRI, HIMOYA QILISH USULLARI | |
ITMI941604A1 (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR CHECKING OBJECTS EXTENDED IN LENGTH, IF POSSIBLE WITH TRANSVERSAL SECTION DEVIANT FROM SHAPE | |
WO2016117497A1 (en) | Displacement-detecting apparatus | |
Hou et al. | An ionization sensor scheme for ultra-low voltage operation using one-dimensional nanostructures |