Спосіб розвантаження підшипників електромеханічних перетворювачів енергії

 

Винахід відноситься до галузі енергомашинобудування і може бути використане для розвантаження підшипникових опор електромеханічних перетворювачів енергії.

Відомий спосіб, що реалізує механізм з магнітним підвісом ротора [а.с. СРСР №1569932, Н02К 7/09, 1990 р.], за яким створюють силу електромагнітами, кожен канал системи управління яких містить датчик положення ротора, пропорційно-інтегрально-диференційний регулятор силовий перетворювач і два електромагніту.

Недоліком даного способу є складність їх технічної реалізації, обумовлена наявністю системи управління, а також невисока надійність, викликана тим, що в даній системі застосовуються додаткові елементи, електромагніти, для розвантаження підшипникових опор.

Відомий спосіб розвантаження підшипникових опор, який реалізується вертикальним електродвигуном з газодинамічної левитацией ротора [патент РФ №14703, кл. Н02К 29/00, 2000 р.], що містить циліндричний ротор, насаджений на вал, верхню і нижню цапфи, встановлені в радіальних підшипниках, жорстко закріплених в торцевих фланцях зовнішнього статора, по якому силу, разгружающую підшипникові опори, створюють газодинамічними �кая надійність, викликана тим, що в даній системі застосовуються додаткові елементи, повітряні підшипники, для розвантаження підшипникових опор.

Відомий спосіб, який реалізується синхронної електричною машиною з магнітним підвісом ротора [патент РФ №44773, F16C 39/06, 2005 р.], що містить статор і ротор, виконаний з немагнітного матеріалу, з обмоткою збудження з надпровідного матеріалу, магнітні підшипники встановлені на торцях статора, по якому силу, разгружающую підшипникові опори, створюють магнітними підшипниками.

Недоліком даного способу є складність їх технічної реалізації, а також невисока надійність, викликана тим, що в даній системі застосовуються додаткові елементи, магнітні підшипники, для розвантаження підшипникових опор.

Найбільш близьким до пропонованого способу є спосіб розвантаження підшипника кочення від дії відцентрових сил [патент РФ №2398976 C1, F16C 19/00, 10.09.2010], що полягає в створенні сили, що діє на поверхню у напрямку осі обертання, причому поверхнею тіла кочення, силу створюють шляхом поджатия двох частин кільця до тіл кочення і контактування їх зовнішніх доріжок кочення з тілами кочення при установці подшипн�ожностью розвантаження підшипників тільки при введенні додаткових елементів у електромеханічний перетворювач енергії (в даному разі постійних магнітів), складність технічної реалізації, зниження надійності електромеханічного перетворювача енергії та збільшення його масогабаритних показників.

Завдання винаходу - розширення функціональних можливостей, завдяки можливості розвантаження підшипникових опор без введення в конструкцію електромеханічного перетворювача додаткових елементів.

Технічним результатом є розвантаження підшипникових опор електромеханічного перетворювача енергії без ускладнення його конструкції, завдяки чому досягається підвищення його надійності за рахунок створення двох різноспрямованих сил.

Зазначений результат досягається тим, що в способі розвантаження підшипників електромеханічних перетворювачів енергії, що полягає в створенні сили, що діє на поверхню у напрямку до осі, згідно винаходу створюють дві різноспрямовані сили, спрямовані до аксіальної осі, одна з яких - аксіальна сила обмотки з струмом, розташованої в пазах статора, яку створюють шляхом виконання скосу пазів статора під певним кутом, причому величину цієї сили визначають добутком синусу цього кута на силу струму в обмотках і індукції в повітряному зазорі, а ін>�ущество винаходу пояснюється кресленнями. На фіг.1 зображено розкладання струмів, що діють на ротор при виконанні скосу пазів. На фіг.2 зображений баланс сил. На фіг.3 зображено залежність аксіальної сили обмотки від кута скосу пазів.

Приклад конкретної реалізації способу

Вага ротора високошвидкісного магнітоелектричного генератора потужністю 100 кВт і частотою обертання 60000 об/хв становить 6 кг. При цьому індукція в його повітряному зазорі при застосуванні магнітів марки NdFeB SH 38 складає 0,8 Тл. Струм, що протікає в його обмотках, становить 400А, а електрорушійна сила 130 В, при цьому аксіальна магнітна сила дорівнює 65 Н.

При скосі пазів струм, що протікає в обмотках, буде мати дві складові (фіг.1). Складова струму I1згідно з правилом лівої руки буде створювати аксіальну силу, яка спрямована в протилежну сторону аксіальної магнітній силі і залежить від синуса кута скосу пазів (фіг.2):

де В - індукція в повітряному зазорі високошвидкісного магнітоелектричного генератора;

i - сила струму в обмотках високошвидкісного магнітоелектричного генератора;

γ - кут скосу пазів.

При цьому відомо, що від кута скосу пазів залежність�виконанні скосу пазів;

Еn- електрорушійна сила обмотки без скосу пазів.

Тоді, використовуючи вирази (1), (2), можна визначити, що для підвісу ротора вищевказаного генератора, необхідно виконати скіс пазів на кут рівний 15 градусам, при цьому ЕРС генератора буде становити 123,5 В, а аксіальна сила обмотки буде становити 65 Н.

Таким чином досягається аксіальна розвантаження підшипникових опор без введення в конструкцію електромеханічного перетворювача додаткових елементів.

Отже, заявляється спосіб дозволяє здійснювати розвантаження підшипникових опор електромеханічного перетворювача енергії без ускладнення його конструкції, завдяки чому досягається підвищення його надійності за рахунок створення двох різноспрямованих сил.

Спосіб розвантаження підшипників від дії сил, що полягає в створенні сили, що діє на поверхню у напрямку до осі, відрізняється тим, що створюють дві різноспрямовані сили, спрямовані до аксіальної осі, одна з яких - аксіальна сила обмотки з струмом, розташованої в пазах статора, яку створюють шляхом виконання скосу пазів статора під певним кутом, причому величину цієї сили визначають добутком синусу цього кута назультате взаємодії поля поля статора і ротора.



 

Схожі патенти:

Надпровідний магнітний підвіс для кінетичного накопичувача енергії

Винахід відноситься до області магнітних опор на основі об'ємних високотемпературних надпровідників (ВТНП) для кінетичних накопичувачів енергії. Надпровідний магнітний підвіс для кінетичного накопичувача енергії (КНЭ) встановлений в корпусі КНЭ, сполученому із системою вакуумного відкачування, і включає в себе статор у вигляді корпусу, який містить блок високотемпературних надпровідникових (ВТНП) елементів з системою охолодження, постійні магніти, встановлені на валу ротора з зазором відносно корпусу статора. Корпус статора забезпечений автономною системою вакуумної відкачки, причому вихлоп автономної системи відкачування з'єднаний з порожниною корпусу КНЭ. Корпус статора також забезпечений пасивними вакуумними затворами, виконаними у вигляді втулок, закріплених на торцевих поверхнях корпусу підвісу, що сполучаються з валом, при цьому внутрішній діаметр втулок перевищує діаметр вала ротора на 0,5...1,5 мм, а їх осьовий розмір становить 50...100 мм. Технічний результат: спрощення конструкції, підвищення ефективності роботи вакуумної системи, забезпечення зручності проведення автономних технологічних випробувань підвісу. 2 іл.

Спосіб роботи керованого газомагнитного підшипникового вузла і підшипниковий вузол

Винаходи належать до галузі машинобудування, зокрема до керованого газомагнитному подшипниковому вузла та способом його роботи. Підшипниковий вузол містить соленоїд, магніти, полюси і ярма електромагнітів, вкладиш газового підшипника, отвори для пористих вставок, сорочку, обмотку електромагнітів, камеру для подачі газової змазки в пористі вставки, кріплення для датчиків вимірювання зазору, отвір для подачі газової мастила в камеру. Соленоїд встановлений на валу. Магніти встановлені між отворами вкладиша підшипника. Електромагніти встановлені поздовжньо в корпусі опори. Вкладиш газового підшипника вбудований в опору. Отвори для пористих вставок розташовані у вкладиші газового підшипника. Сорочка охоплює вкладиш підшипника. Камера для подачі газової змазки розташована між підшипником і сорочкою. Кріплення для датчиків вимірювання зазору розташовуються на полюсах електромагнітів. Отвір для подачі газової змазки розташоване в сорочці. Спосіб роботи керованого газомагнитного підшипникового вузла полягає у створенні додаткової електромагнітної сили, спрямованої на збільшення несучої здатності підшипникового вузла. Додатково створюється мавание датчиків зміни зазору дозволяє забезпечити точне контрольоване обертання вала в опорі і мале зміна товщини газового шару, а поздовжнє розташування електромагнітів дозволяє зменшити магнітне тертя за продольного напрямку магнітного потоку. Досягається зменшення зміни повітряного зазору. 2 н. п. ф-ли, 1 іл.

Високошвидкісна електрична машина з вертикальним валом

Винахід відноситься до галузі енергомашинобудування і може бути використане для забезпечення безконтактного обертання ротора електричних машин. Технічний результат: підвищення надійності, енергоефективності, силових характеристик і жорсткості гібридного магнітного підшипника, мінімізація навантажень на гібридні магнітні підшипники. Високошвидкісна магнітоелектричні машина з вертикальним валом містить статор, ротор, насаджений на вертикальний вал. У машині встановлено два радіальних і один осьовий гібридні магнітні підшипники, виконані з електромагнітів, в магнітопроводі яких встановлені вставки з постійних магнітів. При цьому кожна вставка з постійних магнітів намагнічена у напрямку силової лінії магнітного потоку, створюваного обмоткою електромагніту. В якості додаткових осьових опор встановлені магнітні підшипники на постійних магнітах, причому на стороні ротора, де осьові сили мають максимальне значення, магнітні підшипники на постійних магнітах встановлені з можливістю відштовхування, а на протилежній стороні ротора магнітні підшипники на постійних магнітах встановлені з можливістю тяжіння. 4 іл.

Магнітний підшипниковий вузол

Винахід відноситься до галузі турбобудування і може бути використано при проектуванні, наприклад, газотурбінних установок замкнутого циклу великої потужності. Магнітний підшипниковий вузол містить корпус (1), всередині якого змонтовано магнітні наполеглива і радіальний підшипники. Вісь обертання ротора (7) орієнтована вертикально. Підп'ятник упорного підшипника розміщений під п'ятою (8), причому п'ята (8) містить циліндричну виточку (12), на дні якої жорстко закріплений складовою постійний магніт (3), що містить, як мінімум, три кільцевих коаксіальних постійних магніту, непарні з яких, починаючи з крайнього, намагнічені радіально і звернені один до одного однойменними полюсами, а парні виконані з осьовим намагнічуванням. Кільцевий постійний магніт (2), закріплений в корпусі (1), виконаний аналогічно. Верхній частині ротора (7), що виступає над п'ятою (8), додана форма склянки (6), а центральна частина кришки (5) забезпечена циліндричним виступом (13), виконаним з можливістю розміщення в порожнині верхньої частини ротора (7). На внутрішній поверхні склянки (6) жорстко закріплені один над одним, як мінімум, три кільцевих постійних магніту (9) радіального підшипника. На поверхні цилиндрическ іншому, як мінімум, три кільцевих постійних магніту (11) радіального підшипника, за розмірами і напрямком намагніченості аналогічні закріпленим на внутрішній поверхні склянки (6), але зміщені відносно них по вертикалі. Зовнішня поверхня склянки (6) і циліндрична кромка п'яти (8) забезпечені бандажем (14, 15), виконаним намотуванням високоміцного волокна на сполучному з твердіючих синтетичних смол. П'ята (8) і ротор (7) виконані порожнистими і забезпечені переважно радіальними ребрами жорсткості (16, 17). Технічний результат: забезпечення високої несучої здатності наполегливої і радіального підшипникових вузлів в робочому режимі при зменшенні в них втрат на тертя, підвищення його надійності роботи, підвищення механічного ККД турбогенератора. 1 з.п. ф-ли, 4 іл.

Спосіб управління компресорним елементом у гвинтовому компресорі

Винахід відноситься до способу управління компресорним елементом для гвинтового компресора. Спосіб управління компресорним елементом гвинтового компресора, в якому компресорний елемент (1) має корпус (2) з двома взаимозацепленними спіральними роторами (3) всередині нього, кожен з роторів утримується в корпусі (2) в осьовому напрямку (Х-Х') за допомогою принаймні одного осьового підшипника (13). Корпус (2) має сторону (10) впускного отвору і сторону (11) випускного отвору. Спосіб містить процес А і/або процес Ст. Процес А містить перший етап, на якому включають перший магніт (17) під час запуску компресорного елемента (1), так що магніт (17) прикладає до ротору (3) силу, яка спрямована від сторони (11) випускного отвору до стороні (10) впускного отвору, і вимикають перший магніт (17) під час номінальної роботи компресорного елемента (1). Процес містить перший етап, на якому підтримують другий магніт вимкненим під час запуску компресорного елемента (1) та включають другий магніт під час номінальної роботи компресорного елемента (1), так що другий магніт створює силу, яка спрямована від сторони (10) впускного отвору до стороні (11) випускного отвору. Винахід спрямовано на оптимізацію навантаження осьових підшипників. 25 з.п. ф-ли, 12 іл.

Машина і пристрій для контролювання стану запобіжного підшипника машини

Винахід відноситься до машини і способу контролювання стану запобіжного підшипника машини. Спосіб контролювання стану запобіжного підшипника (14) машини (12) полягає в тому, що запобіжний підшипник (14) вловлює роторний вал (1) машини (12) при виході з ладу магнітного підшипника (6) машини (12). При цьому запобіжний підшипник (14) має зовнішнє кільце (3) і розташоване з можливістю обертання відносно зовнішнього кільця (3) внутрішнє кільце (2). Для контролю стану запобіжного підшипника (14) вимикають магнітний підшипник (6) і призводять роторний вал (1) в обертальний рух з заданим ходом руху, причому для цього роторний вал (1) відповідно приводять у рух машиною (12), яка управляється вищим управлінням (23), та з допомогою датчика (5) вимірюють фізичну величину (G) запобіжного підшипника (14). Також заявлена відповідна машина (12) для контролювання стану запобіжного підшипника (14). Технічний результат: забезпечення можливості контролювання стану встановленого в машині (12) запобіжного підшипника (14). 2 н.п. та 20 з.п. ф-ли, 9 іл.

Підшипникове пристрій (варіанти) і підшипниковий кронштейн з радіальним магнітним і підтримує підшипниками для обертової машини (варіанти)

Винахід відноситься до двох підшипниковий пристроїв з магнітного радіального і підтримує підшипників для безконтактного спирання та підтримки валу ротора турбомашини потужністю 1000 кВт і більше. Запропоновані підшипникове пристрій і підшипниковий кронштейн (1) з магнітного радіального підшипника (4) для безконтактного спирання валу (7) ротора обертається машини (10) і підтримує підшипника (5) для підтримки валу (7) ротора. Причому обидва підшипника (4, 5) розміщені співвісно і міцно з'єднані між собою в загальному підшипниковому корпусі (2). Обидва підшипника (4, 5) пружно підвішені по відношенню до подшипниковому щита (11), корпусу (12) або фундаменту (20) обертається машини (10), а підшипниковий корпус (2) пружно підвішений по відношенню до подшипниковому щита (11) або корпусу (12) машини. Технічний результат: створення удосконалених підшипникового пристрою і підшипникового кронштейна для обертової машини, здатних експлуатуватися в діапазоні високих частот обертання і забезпечують зменшення ударних навантажень. 4 н. і 8 з.п. ф-ли, 5 іл.

Радіальний підшипник на магнітній підвісці

Винахід відноситься до машинобудування, а саме до підшипників на магнітній підвісці, і може бути широко використано в вузлах і механізмах у всіх галузях промисловості

Магнітний підшипник на високотемпературних надпровідниках (варіанти)

Винахід відноситься до області підшипників для обертових валів, зокрема до магнітних підшипників на високотемпературних надпровідниках, і може бути використане в машинобудуванні, авиадвигателестроении та інших областях техніки

Спосіб герметизації зазору між двома поверхнями з магнитопроводящего і немагнітного матеріалу з допомогою магнітної рідини

Винахід відноситься до способів герметизації і може застосовуватися в машинобудуванні для герметизації зазору між двома поверхнями, одна з яких виконана з немагнітного, а друга з магнитопроводящего матеріалів
Up!