ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ-МАХОВИК

Полезная модель относится к электродвигателям-маховикам и может быть использована в космической технике.
Известен электродвигатель-маховик [1], с консольной схемой расположения маховика (подшипниковые опоры расположены с одной стороны маховика), содержащий роторную систему и гермокамеру, причем маховик роторной системы включает кольцевой обод, центральную втулку с отверстием для сопряжения с валом и плоский диск с равномерно расположенными отверстиями для снижения массы, связывающий в единое целое обод и втулку. Недостатком такого электродвигателя-маховика является низкая жесткость роторной системы, а также низкая собственная резонансная частота из-за плоской формы диска, связывающей в единой целое обод и втулку.
Известен электродвигатель-маховик [2] с консольной схемой расположения маховика (подшипниковые опоры расположены с одной стороны маховика), выбранный в качестве прототипа, содержащий роторную систему, состоящую из вала с установленными на нем подшипниками, и маховика, включающего кольцевой обод, центральную втулку с отверстием для сопряжения с валом, конусообразный диск с равномерно расположенными отверстиями для снижения массы, жестко связывающий в единое целое обод и втулку, а также детали электродвигателя, закрепленные на маховике; содержащий гермокамеру, охватывающую роторную систему и состоящую из кожуха и силового корпуса с гнездами под одну подшипниковую опору, с установленным на корпусе щитом с втулкой, являющейся гнездом для второй подшипниковой опоры, а также установленные на корпусе неподвижные детали электродвигателя.
Недостатками такого электродвигателя-маховика являются нестабильность балансировки роторной системы электродвигателя-маховика, не высокая жесткость роторной системы и ее низкая собственная резонансная частота из-за наличия разъемного соединения между валом и маховиком, а также из-за установки подшипниковых опор вала в разные детали.
Целью предполагаемого изобретения является повышение стабильности балансировки, жесткости и собственной резонансной частоты роторной системы.
Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом электродвигателе-маховике исключена центральная втулка маховика, а сам маховик, содержащий кольцевой обод, конусообразный диск с равномерно расположенными трапециевидными отверстиями для снижения массы и вал выполнен в виде единой детали, причем обе подшипниковые опоры вала установлены в единой втулке закрепленной внутри гермокамеры.
Предлагаемый электродвигатель-маховик позволяет, по сравнению с прототипом, повысить стабильность балансировки, жесткость и собственную резонансную частоту роторной системы за счет устранения разъемного соединения между маховиком и валом, что обеспечивает стабильность характеристик роторной системы при вращении, когда на нее действуют силы, вызванные остаточным дебалансом маховика при одновременном воздействии внешних механических и тепловых факторов.
Дополнительно повышает жесткость роторной системы ужесточение опорных деталей гермокамеры, в которые устанавливаются подшипники роторной системы. Ужесточение опорных деталей достигается за счет размещение подшипников в единой втулке (а не в разных, соединенных разъемным соединением, как в прототипе), закрепленной на силовом корпусе внутри гермокамеры.
На фиг.1 изображено меридиональное сечение электродвигателя-маховика.
На фиг.2 изображен вид со стороны маховика на электродвигатель-маховик.
Модульный электродвигатель-маховик содержит роторную систему А и охватывающую ее неразъемную вакуумированную гермокамеру Б. Роторная система А состоит из маховика 1, подшипников 2 и деталей электродвигателя 3, закрепленных на маховике. Маховик 1 содержит кольцеобразный обод, конусообразный диск с равномерно расположенными трапециевидными отверстиями для снижения массы и вал, причем маховик выполнен в виде единой детали. Гермокамера Б состоит из силового корпуса 4 и кожуха 5, соединенных вакуумногерметичным сварным швом. На силовом корпусе 4 сформирована посадочная плоскость электродвигателя-маховика, на которой имеются резьбовые отверстия для крепления двигателя-маховика. Внутри гермокамеры Б находится роторная система А с возможностью вращения в подшипниковых опорах 2. Обе подшипниковые опоры 2 установлены в единой втулке 6, которая смонтирована на силовом корпусе 4. Неподвижные детали электродвигателя 7 закреплены на силовом корпусе 4. Откачка воздуха из гермокамеры производится через откачной порт 8. Электродвигатель-маховик подключен к внешней аппаратуре через соединитель 9.
Устройство работает следующим образом. Вращение маховика осуществляется электродвигателем. При подаче питания на электродвигатель начинается вращение роторной системы, которая при своем вращении генерирует знакопеременный (в зависимости от направления вращения) кинетический момент пропорциональный скорости вращения роторной системы.
Литература:
1. RSI 02 Momentum and Reaction Wheels 0.2-1.6 Nms with integrated Wheel Drive Electronics /www.rockwellcollins.com/gs
2. Patent US 5,723,923, H02K 7/02. «Apparatus for providing torque and for storing momentum energy».