АКТИВНЫЙ МАГНИТНЫЙ ПОДШИПНИК С АКСИАЛЬНЫМ ЗАМЫКАНИЕМ ПОТОКА ДЛЯ ПОДВЕСА ЦЕЛЬНОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РОТОРОВ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к бесконтактным опорным узлам с электромагнитными подшипниками, и может быть использована при создании высокооборотных роторных агрегатов.
Наиболее близким к предлагаемому, является магнитный радиальный подшипник для поддержки с возможностью вращения ротора по патенту ЕР 2012072960 (заявка WO 2013087360), содержащий статор, с множеством катушек, причем катушки расположены по окружности вокруг оси радиального подшипника, каждая из катушек имеет сердечник, состоящий из листов, и на каждом сердечнике имеется обмотка, причем отдельные листы сердечника уложены в направлении по окружности, и обмотки формируют аксиальную организацию магнитного потока. Таких катушек может иметься четыре попарно противопоставленных. Каждый сердечник выполнен дугообразно в продольном направлении и имеет П-образное поперечное сечение, а обмотки намотаны вокруг средней (соединяющей) части в направлении, перпендикулярном к оси радиального подшипника. По обе стороны от катушки на сердечнике установлены направляющие. Система катушек установлена в двух кольцевых корпусах.
Недостатком указанного устройства является низкие значения воспринимаемой нагрузки, отсутствие возможности подвеса цельнометаллического ротора, а также низкое удобство сборки.
Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является повышение величины воспринимаемой нагрузки, обеспечение подвеса цельнометаллического ротора, не имеющего шихты, а также повышение удобства сборки.
Задача решается применением в активном магнитном подшипнике электромагнитов, магнитопровод которых выполнен из П-образных пластин электротехнической стали. Электромагниты установлены в немагнитный корпус и закреплены с помощью стяжных пластин. Применение листовой электротехнической стали в АМП с аксиальным замыканием потока обеспечивает значительно большую величину индукции в воздушном зазоре: 1,2-1,5 Тл в случае применения пластин электротехнической листовой стали вместо 0,7-1,0 Тл при применении сплошной стали. Этим достигается увеличение несущей способности АМП в 2 раза.
По существу предлагается активный магнитный подшипник с аксиальным замыканием потока для подвеса цельнометаллических роторов, состоящий из корпуса, содержащего электромагниты, состоящие из катушек и магнитопроводов, имеющие основание и два рабочих выступа, на торцевой поверхности которых выполнены сегментные вырезы, причем на каждом рабочем выступе магнитопровода установлено по одной катушке, а каждый магнитопровод выполнен из П-образных пластин электротехнической стали и стяжных пластин. Основание магнитопровода может быть выполнено с боковыми выступами, в которых, по крайней мере частично, располагаются отверстия для стяжек и крепления. Корпуса катушек могут иметь одну или две щеки. Стяжные пластины могут иметь опоры для крепления в корпусе подшипника. Также стяжные пластины могут иметь уступ для позиционирования в корпусе.
На фиг. 1 изображен активный магнитный подшипник в сборе в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, оснащены стяжными пластинами с опорами.
На фиг. 2 изображен продольный разрез активного магнитного подшипника в сборе в плоскости, параллельной оси вращения ротора.
На фиг. 3 изображен вид сверху активного магнитного подшипника в сборе.
На фиг. 4 изображен электромагнит активного магнитного подшипника в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора.
На фиг. 5 изображен электромагнит активного магнитного подшипника с опорами на стяжных пластинах в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора.
На фиг. 6 изображен электромагнит активного магнитного подшипника в плоскости, параллельной оси вращения ротора.
На фиг. 7 изображен электромагнит активного магнитного подшипника с опорами на стяжных пластинах в плоскости, параллельной оси вращения ротора.
На фиг. 8 изображен электромагнит с катушками, имеющими одну щеку в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора.
На фиг. 9 изображен активный магнитный подшипник в сборе в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, оснащенный катушками с одной щекой.
Активный магнитный подшипник (АМП) состоит из немагнитного корпуса 1, в котором установлены электромагниты 2 с магнитопроводами 3, состоящими из основания 4 и рабочих выступов 5, а на каждом рабочем выступе 5 расположена катушка 6. Катушки 6 представляют собой корпус 7 катушки, на котором расположена обмотка 8. На торцевой части рабочего выступа 5 выполнен сегментный вырез. Установленные в корпус 1 магнитопроводы 3 своими сегментными вырезами образуют окружность, ответную для ротора 9, с зазором около 1 мм на диаметр.
Основание 4 магнитопровода выполнено с боковыми выступами 10, в которых могут располагаться (по крайней мере, частично) отверстия для стяжек (болтов, шпильки и т.п.). За счет того, что отверстия для сборки магнитопровода 3 и его крепления к корпусу 1 расположены в боковых выступах, снижается сопротивление магнитному потоку, генерируемому катушками 6.
Корпус 7 катушки может иметь одну или две щеки 11. В случае выполнения корпуса 7 катушки с одной щекой 11, катушка 6 располагается на магнитопроводе 3 таким образом, что щека 11 располагается вблизи основания 4. Это обеспечивает уменьшение габаритов магнитного подшипника с сохранением функции предохранения обмотки 8 от повреждений.
Каждый магнитопровод 3 выполнен из пластин электротехнической стали 12, расположенных между стяжных пластин 13.
Стяжные пластины 13 могут иметь опоры 14, предназначенные для крепления магнитопровода 3 в корпусе 1. Кроме того стяжные пластины 13 могут иметь уступ для позиционирования в корпусе 1.
Активный магнитный подшипник работает следующим образом.
Корпус 1 удерживает электромагниты 2 либо за счет отверстий в основаниях 4, либо за счет опор 14. Магнитопроводы 3 своими сегментными вырезами образуют окружность, внутри которой располагается ротор 9. В процессе работы магнитный поток каждого магнитопровода 3 генерируется его катушками 6 и проходит от одного рабочего выступа 5 до другого через воздушный зазор и ротор 9. Ввиду того, что магнитопроводы 3 расположены вокруг ротора 9, обеспечивается его устойчивая левитация.
Техническим результатом применения предлагаемого АМП является обеспечение подвеса цельнометаллического ротора. К тому же, в сравнении с традиционными АМП с радиальным замыканием потока, несущая способность подшипников данного типа при равных габаритах возрастает в 1,7 раза.