УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНЫМ МАГНИТНЫМ ПОДШИПНИКОМ

1. Способ управления активным магнитным подшипником (10), который содержит:
- ряд электромагнитных приводов (18A, 18B, 20A, 20B, 22A, 22B, 24A, 24B), формирующих статор, причем каждый привод принимает входной сигнал для управления им и предназначен для приложения радиальной силы к ротору (12);
- ферромагнитное тело (12), формирующее ротор, удерживаемый от контакта с электромагнитными приводами и предназначенный для приведения во вращение вокруг оси вращения (Z-Z'), при этом ротор (12) способен подвергаться, в частности, прецессионным движениям под действием радиального момента, вызываемого радиальными силами, прикладываемыми перпендикулярно оси вращения (Z-Z');
1
2
1
2
- датчики (16A, 16B, 16C, 16D), предназначенные для обнаружения радиального смещения ротора (12) и подачи сигналов положения (X, X, Y, Y), характеризующих радиальное положение ротора (12) относительно приводов;
причем способ включает:
1
2
1
2
X1
X2
Y1
Y2
X1
X2
Y1
Y2
1
2
1
2
Ф1
Ф2
- вычисление (78, 80, 82, 84, 86) на основании сигналов положения (X, X, Y, Y) по меньшей мере одного сигнала управления приводом (I, I, I, I), при этом вычисление сигнала управления (I, I, I, I) состоит в применении к сигналам положения (X, X, Y, Y) по меньшей мере одной функции преобразования (C, C), которая содержит ряд коэффициентов коррекции; и
X1
X2
Y1
Y2
- подачу (88) вычисленного сигнала управления или каждого из вычисленных сигналов управления (I, I, I, I) на входы приводов для управления радиальным положением ротора (12);
X1
X2
Y1
Y2
отличающийся тем, что по меньшей мере один коэффициент коррекции непрерывно зависит от скорости вращения ротора (12), и сигнал управления или каждый из сигналов управления (I, I, I, I) пригоден для непрерывной компенсации прецессионных движений ротора (12).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что коэффициент коррекции является функцией момента инерции ротора (12) относительно оси вращения (Z-Z').
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что коэффициент коррекции является функцией момента инерции ротора (12) относительно оси, перпендикулярной оси вращения (Z-Z').
X1
X2
Y1
Y2
X1
X2
Y1
Y2
X1
X2
Y1
Y2
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на этапе вычисления по меньшей мере одного сигнала управления (I, I, I, I) приводом (18A, 18B, 20A, 20B, 22A, 22B, 24A, 24B) по меньшей мере первый (I, I) и второй (I, I) сигналы управления приводом вычисляют одновременно, причем первый сигнал управления (I, I) предназначен для подачи на вход первого привода (18A, 18B, 20A, 20B), который предназначен для возбуждения силы, действующей на ротор вдоль первой оси (x), перпендикулярной оси вращения (Z-Z'), второй сигнал управления (I, I) предназначен для подачи на вход второго привода (22A, 22B, 24A, 24B), отличного от первого привода (18A, 18B, 20A, 20B), при этом упомянутый второй привод (22A, 22B, 24A, 24B) предназначен для возбуждения силы, действующей на ротор вдоль второй оси (y), перпендикулярной первой оси (x) и оси вращения (Z-Z').
1
2
1
2
ФX
ФY
ФX
ФY
X1
X2
Y1
Y2
ФX
ФY
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что этап вычисления по меньшей мере одного сигнала управления приводом содержит промежуточный этап (82) вычисления на основании сигналов положения (X, X, Y, Y) по меньшей мере первого (A) и второго (A) сигналов управления для наклона ротора (12) относительно приводов (18A, 18B, 20A, 20B, 22A, 22B, 24A, 24B), причем первый (A) и второй (A) сигналы управления наклоном предназначены для управления наклоном ротора (12) соответственно вокруг первой оси (x) и второй оси (y), при этом первый (I, I) и второй (I, I) сигналы управления приводом вычисляют соответственно на основании первого (A) и второго (A) сигналов управления наклоном.
1
2
1
2
ФX
ФY
ФX
ФY
ФX
ФY
ФX
ФY
ФX
ФY
ФX
ФY
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что этап вычисления по меньшей мере одного сигнала управления приводом содержит промежуточный этап вычисления (80) на основании сигналов положения (X, X, Y, Y) по меньшей мере первого (S) и второго (S) сигналов движения наклона ротора (12) относительно приводов (18A, 18B, 20A, 20B, 22A, 22B, 24A, 24B), причем первый (S) и второй (S) сигналы движения наклона характеризуют наклон ротора (12) соответственно вокруг первой оси (x) и второй оси (y), каждый сигнал управления наклоном (A, A) вычисляют на основании первого (S) и второго (S) сигналов движения наклона, первый (S) и второй (S) сигналы движения наклона обрабатывают по отдельности для вычисления первого (A) и второго (A) сигналов управления наклоном.
7. Устройство управления (28) активным магнитным подшипником (10), который содержит:
- ряд электромагнитных приводов (18A, 18B, 20A, 20B, 22A, 22B, 24A, 24B), формирующих статор, причем каждый привод принимает входной сигнал для управления им и предназначен для приложения радиальной силы к ротору (12);
- ферромагнитное тело (12), формирующее ротор, удерживаемый от контакта с электромагнитными приводами и предназначенный для приведения во вращение вокруг оси вращения (Z-Z'), при этом ротор (12) способен подвергаться, в частности, прецессионным движениям под действием радиального момента, вызываемого радиальными силами, прикладываемыми перпендикулярно оси вращения (Z-Z');
1
2
1
2
- датчики (16A, 16B, 16C, 16D), предназначенные для обнаружения радиального смещения ротора (12) и подачи сигналов положения (X, X, Y, Y), характеризующих радиальное положение ротора (12) относительно приводов;
1
2
1
2
X1
X2
Y1
Y2
1
2
1
2
Ф1
Ф2
X1
X2
Y1
Y2
при этом устройство управления (28) содержит средства (34, 36) вычисления на основании сигналов положения (X, X, Y, Y) по меньшей мере одного сигнала управления приводом (I, I, I, I), причем средства вычисления (34, 36) предназначены для применения к сигналам положения (X, X, Y, Y) по меньшей мере одной функции преобразования (C, C), которая содержит множество коэффициентов коррекции, а устройство управления (28) предназначено для подачи сигнала управления приводом или каждого из сигналов управления приводом (I, I, I I) на входы приводов для управления радиальным положением ротора (12),
X1
X2
Y1
Y2
отличающееся тем, что по меньшей мере один коэффициент коррекции непрерывно зависит от скорости вращения ротора (12), так что устройство управления (28) пригодно для непрерывной компенсации прецессионных движений ротора (12) посредством сигнала управления или каждого из сигналов управления (I, I, I, I).
X1
X2
Y1
Y2
X1
X2
Y1
Y2
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что по меньшей мере средства вычисления (34, 36) предназначены для вычисления одновременно по меньшей мере первого (I, I) и второго (I, I) сигналов управления приводами, причем первый сигнал управления (I, I) предназначен для подачи на вход первого привода (18A, 18B, 20A, 20B), который предназначен для создания силы, действующей на ротор (12) вдоль первой оси (x), перпендикулярной оси вращения (Z-Z'), а второй сигнал управления (I, I) предназначен для подачи на вход второго привода (22A, 22B, 24A, 24B), отличного от первого привода (22A, 22B, 24A, 24B) и предназначенного для создания силы, действующей на ротор (12) вдоль второй оси (y), перпендикулярной первой оси (x) и оси вращения (Z-Z').
1
2
1
2
ФX
ФY
ФX
ФY
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что средства (34, 36) вычисления содержат блок (48) управления наклоном, который предназначен для вычисления на основе сигналов положения (X, X, Y, Y) по меньшей мере первого (A) и второго (A) сигналов управления наклоном ротора (12) относительно приводов (18A, 18B, 20A, 20B, 22A, 22B, 24A, 24B), причем первый (A) и второй (A) сигналы управления наклоном ротора (12) предназначены для управления наклоном ротора (12) соответственно вокруг первой (x) и второй оси (y).
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mrow><mi>X</mi><mn>1</mn></mrow><mrow><mo>'</mo><mo>'</mo></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mrow><mi>X</mi><mn>2</mn></mrow><mrow><mo>'</mo><mo>'</mo></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mrow><mi>Y</mi><mn>1</mn></mrow><mrow><mo>'</mo><mo>'</mo></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>A</mi><mrow><mi>Y</mi><mn>2</mn></mrow><mrow><mo>'</mo><mo>'</mo></mrow></msubsup></mrow>
X1
X2
Y1
Y2
ФX
ФY
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что средства вычисления (34, 36) содержат блок (50) преобразования сигналов, который предназначен для вычисления соответственно составляющей (
,
) первого сигнала управления приводом (I, I) и составляющей (
,
) второго сигнала управления приводом (I, I) на основании соответственно первого (A) и второго (A) сигналов управления наклоном.
ФX
ФY
ФX
ФY
11. Устройство по п.9 или 10, отличающееся тем, что средства вычисления (34, 36) содержат блок (46) преобразования сигналов, который предназначен для вычисления по меньшей мере первого (S) и второго (S) сигналов движения наклона ротора (12) относительно приводов (18A, 18B, 20A, 20B, 22A, 22B, 24A, 24B), причем первый (S) и второй (S) сигналы движения наклона характеризуют наклон ротора (12) соответственно вокруг первой оси (x) и второй оси (y) и предназначены для передачи в блок (48) управления наклоном.
ФX
ФY
ФX
ФY
12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что блок (48) управления наклоном предназначен для обработки по отдельности первого (S) и второго (S) сигналов движения наклона для вычисления первого (A) и второго (A) сигналов управления наклоном.