МАГНИТНЫЙ КОЛЬЦЕВОЙ ПОДШИПНИК

Полезная модель относится к бесконтактным подшипникам, в а конкретнее, к магнитным подшипникам. Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является электрическая машина с магнитным подвесом ротора, содержащая корпус, вал, статор и ротор, расположенные с рабочим воздушным зазором друг относительно друга. (Авт. свид. СССР №1372494, МКИ Н02К 7/09, Б. №5, 1988 г.), принятое за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в прототипе для выполнения функции магнитного подвеса ротора использованы источник электроэнергии, и электромагниты, содержащие сложные обмотки и магнитопроводы.
Сущность предлагаемой полезной модели магнитного кольцевого подшипника заключается в использовании эффекта самоцентровки кольцевых постоянных магнитов посредством магнитных сил притяжения разноименных полюсов постоянных магнитов без применения электромагнитов и вспомогательных источников электроэнергии. Поставленная цель и технический результат-упрощение конструкции известного электромагнитного подшипника, повышение надежности, долговечности, устранение источника электроэнергии.
Указанный технический результат данной полезной модели достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус, вал вращения, статор и ротор, расположенные с рабочим воздушным зазором друг относительно друга, причем статор вставлен жестко в корпус, а его ротор жестко соединен с валом вращения, проходящим через торцовые отверстия в корпусе, снабженные вспомогательными подшипниками, отличающийся тем, что статор и ротор подшипника выполнены в виде кольцевых постоянных магнитов, с осевой намагниченностью, причем магнит ротора размещен концентрично внутри магнита статора, с их разноименными магнитными полюсами навстречу друг другу, с равномерным воздушным зазором, в котором размещен вспомогательный радиальный подшипник скольжения, причем на торцевых поверхностях магнита ротора и внутренних торцевых поверхностях корпуса и в торцевых отверстиях корпуса размещены дополнительные подшипники скольжения.
ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
На рис.1 упрощенно изображена конструкция полезная модель -магнитный кольцевой подшипник во фронтальном разрезе. На рис.2 данное устройство показано в торцевом
разрезе по плоскости А-А (вид сверху). Н рис.3 показана вспомогательный торцевой подшипник скольжения с валом.
Корпус магнитного подшипника - сборный цилиндрический и состоит из дух половинок 1, 2 причем 1-.левая половина цилиндрического корпуса из немагнитного материала и 2. правая половина цилиндрического корпуса из немагнитного материала. В корпус вставлен статорный кольцевой магнит 3 с осевой намагниченностью, в него концентрично вставлен роторный кольцевой магнит 4 с осевой намагниченностью, разноименными полюсами навстречу магнитным полюсам статорного магнита(на притягивание).
На внутреннюю поверхность статорного кольцевого магнит 3 и на наружную поверхность роторного магнита 4 одеты пластмассовые кольца 5, 6 например, из фторопласта, образующие в паре радиальный подшипник скольжения. Причем в этом демонстрационном варианте конструкции магнитного подшипника есть также и два вспомогательных осевых торцевых подшипника скольжения, образованных фторопластовыми втулками 7, 8-, вставленных в корпусах 1, 2. и двумя 9, 10 фторопластовьми дисками на торцах магнита 4 ротора Магнит 4 ротора имеет посадочное отверстие в виде прямоугольника (квадрата) и насажен жестко на вал 11 через промежуточную соединительную муфту 12 прямоугольного сечения тех же размеров. Корпуса 1, 2 магнитного подшипника имеет фланцы 14-17 с отверстиями 18, посредством которых конструкция такого бесконтактного подшипника после размещения внутри него - концентрично - постоянных магнитов 3.4, соединительной муфты 12 и подшипников скольжения - втулок 7, 8, окончательно собирается в единую надежную конструкцию.
Вначале собирают конструкцию магнитного подшипника, а затем, поле соединения его вала с иным устройством, полезно используют его в различных механизмах с вращением валов, например, в электродвигателях
Устройство работает следующим образом.
Благодаря явлению магнитной самоцентровки двух кольцевых магнитов 3.4 статора и ротора кольцевой магнит 4 ротора уже автоматически центруется и левитирует внутри внутреннего кольца магнита 3, в рабочем зазоре между ними. При таком взаимном расположении этих магнитов возникает взаимное притяжение кольцевых магнитов 3,4 по всему периметру их рабочих поверхностей, обращенных навстречу друг другу. Как следствие, магнитные силы притяжения этих кольцевых магнитов 3.4 уравновешивают силу гравитации и динамические осевые и радиальные нагрузки на валу 11 подшипника и вал 11 вращения свободно парит в воздухе Радиальный подшипник скольжения, образованный пластмассовыми кольцами 5,6 и два торцевых осевых подшипника
скольжения, образованных втулками 7,8 и торцевыми дисками 9,10 предохраняют магниты подшипника от пиковых динамических нагрузок и в нормальных режимах его работы могут вообще не соприкасаться.
В результате такого самоцентрующегося концентричного магнитного подвеса кольцевого магнита ротора внутри магнитного кольца 3 статора вал 11 такого магнитного подшипника практически полностью разгружен от механических статических и динамических нагрузок и от трения. Таким образом, такой магнитный подшипник обеспечивает эффективную бесконтактную магнитную компенсацию радиальных и осевых динамических и статических нагрузок на валу 11.
Это свойство самоцентровки двух кольцевых магнитов, использованное в данном подшипнике, наряду с простотой конструкции и определяет его долговечность, высокие скоростные качества и надежность в работе. Магнитные и иные материалы, их размеры и рабочие зазоры такого подшипника выбирают исходя из типоразмера подшипника, его условий работы, в частности в зависимости от рабочего диапазона статических и динамических нагрузок на валу 11, температуры и иных параметров окружающей среды. При изготовлении и применении таких магнитных подшипников на повышенные скорости вращения, превышающие 100 тысяч оборотов в минуту, предъявляются повышенные требования к точности изготовления магнитных колец подшипников с микронным допусков в отклонении от идеальных полых цилиндров, в частности, по строгим допускам по отклонениям от идеальной окружности их боковых поверхностей.