RU2328348C1 - Vertical rotor magnetic support - Google Patents
Vertical rotor magnetic support Download PDFInfo
- Publication number
- RU2328348C1 RU2328348C1 RU2006134551/12A RU2006134551A RU2328348C1 RU 2328348 C1 RU2328348 C1 RU 2328348C1 RU 2006134551/12 A RU2006134551/12 A RU 2006134551/12A RU 2006134551 A RU2006134551 A RU 2006134551A RU 2328348 C1 RU2328348 C1 RU 2328348C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic support
- sensor
- vertical rotor
- rotor
- sleeve
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и преимущественно к магнитным опорам вертикальных роторов быстровращающихся приборов, гироскопов, накопителей энергии, генераторов, турбомолекулярных насосов, центрифуг. Изобретение относится, главным образом, к многофункциональным магнитным опорам, в которых верхняя магнитная опора ротора не только разгружает нижнюю опору от осевой нагрузки, но и одновременно обеспечивает радиальную жесткость и центровку ротора относительно корпуса, а также создает магнитное поле, в котором устанавливают датчики для определения параметров вращающегося ротора.The invention relates to mechanical engineering and mainly to the magnetic supports of vertical rotors of rapidly rotating devices, gyroscopes, energy stores, generators, turbomolecular pumps, centrifuges. The invention relates mainly to multifunctional magnetic supports in which the upper magnetic support of the rotor not only unloads the lower support from axial load, but also provides radial rigidity and centering of the rotor relative to the housing, and also creates a magnetic field in which the sensors are installed to determine parameters of a rotating rotor.
Известно техническое решение (Патент РФ: RU 2180435, G01М 1/22, В04В 9/14, 05.11.1999), в котором расположенный в магнитном поле опоры пластинчатый индуктор взаимодействует с неподвижно установленным около него датчиком в виде индуктивной катушки и индуцирует в ней переменный ток в виде сигнала, обработка которого позволяет выделить информацию о скорости вращения и радиальных или осевых перемещениях ротора.A technical solution is known (RF Patent: RU 2180435,
Размещение пластинчатого индуктора на быстровращающемся роторе создает проблемы совместности его деформаций с другими деталями ротора и обеспечения прочности индуктора.Placing a plate inductor on a rapidly rotating rotor creates problems of compatibility of its deformations with other parts of the rotor and ensuring the strength of the inductor.
Известна магнитная опора вертикального ротора, принятая за прототип, которая содержит ферромагнитную втулку, закрепленную соосно на роторе, кольцевой аксиально намагниченный магнит, установленный в корпусе над втулкой, и полюсный наконечник в виде кольца с радиальной полкой у торца, примыкающего к нижнему торцу магнита. Ферромагнитная втулка выполнена с кольцевым радиальным выступом у верхнего торца втулки и радиальным отгибом, выполняющим функцию индуктора, у нижнего торца втулки (Патент РФ RU 2054334, В04В 9/12, 11.11.1992).Known magnetic support of the vertical rotor, adopted for the prototype, which contains a ferromagnetic sleeve mounted coaxially on the rotor, an annular axially magnetized magnet mounted in the housing above the sleeve, and a pole tip in the form of a ring with a radial shelf at the end adjacent to the lower end of the magnet. The ferromagnetic sleeve is made with an annular radial protrusion at the upper end of the sleeve and a radial limb, which acts as an inductor, at the lower end of the sleeve (RF Patent RU 2054334, V04V 9/12, 11.11.1992).
Это изобретение повышает жесткость магнитной опоры и снижает давление на нижнюю опору. Одновременно расположенная вблизи радиального отгиба нижнего торца втулки индуктивная катушка воспринимает изменения магнитного потока в магнитной опоре при вращении и колебаниях ротора и используется для определения его параметров.This invention increases the rigidity of the magnetic support and reduces the pressure on the lower support. At the same time, located near the radial bend of the lower end of the sleeve, the inductive coil senses changes in the magnetic flux in the magnetic support during rotation and oscillations of the rotor and is used to determine its parameters.
Недостаток известного решения состоит в том, что одностороннее расположение датчика вызывает возникновение несимметричной нагрузки на ротор, которая может быть существенной в магнитных опорах роторов чувствительных приборов. Кроме того, датчик, воспринимающий изменения магнитного поля при вращении ротора, расположен во внутренней полости с вращающимся ротором, которая может находиться под действием агрессивных пылевых и газовых сред и повышенных температур, что препятствует свободному доступу к датчику без вскрытия внутренней полости корпуса.A disadvantage of the known solution is that the one-sided arrangement of the sensor causes an asymmetric load on the rotor, which can be significant in the magnetic supports of the rotors of sensitive instruments. In addition, the sensor that senses changes in the magnetic field during rotation of the rotor is located in the internal cavity with a rotating rotor, which can be exposed to aggressive dust and gas environments and elevated temperatures, which prevents free access to the sensor without opening the internal cavity of the housing.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании многофункциональной верхней магнитной опоры ротора с датчиком оборотов, не создающим несимметричных относительно оси вращения ротора возмущений и вынесенным из внутренней полости корпуса ротора без усложнения конструкции опоры.The problem to which the invention is directed is to create a multifunctional upper magnetic support of the rotor with a speed sensor that does not create disturbances asymmetric about the axis of rotation of the rotor and is removed from the internal cavity of the rotor housing without complicating the design of the support.
Для этого в магнитной опоре вертикального ротора, включающей установленный в корпусе кольцевой магнит, размещенную на роторе ферромагнитную втулку, расположенную напротив нижнего торца магнита, и датчик замера частоты вращения ротора, датчик установлен в аксиальном зазоре между нижним торцом магнита и верхним торцом втулки.To do this, in the magnetic support of the vertical rotor, which includes an annular magnet installed in the housing, a ferromagnetic sleeve located on the rotor opposite the lower end of the magnet, and a sensor for measuring the rotor speed, the sensor is installed in the axial clearance between the lower end of the magnet and the upper end of the sleeve.
Дополнительно датчик установлен снаружи корпуса.Additionally, the sensor is installed outside the housing.
Кроме того, на нижнем торце магнита установлен полюсный наконечник из ферромагнитного материала.In addition, a pole piece of ferromagnetic material is mounted on the lower end of the magnet.
Дополнительно верхний торец втулки выполнен в виде зубчатого венца.Additionally, the upper end of the sleeve is made in the form of a ring gear.
Дополнительно огибающая зубчатого венца имеет форму синусоиды.Additionally, the envelope of the ring gear has a sinusoid shape.
Дополнительно глубина впадин зубчатого венца составляет 0,01-0,03 от среднего диаметра верхнего торца втулки.Additionally, the depth of the depressions of the ring gear is 0.01-0.03 of the average diameter of the upper end of the sleeve.
Дополнительно высота одного зуба венца составляет 0,4-0,9 от высоты остальных зубцов.Additionally, the height of one tooth of the crown is 0.4-0.9 of the height of the remaining teeth.
Дополнительно чувствительный элемент датчика выполнен в виде катушки индуктивности.Additionally, the sensor element is made in the form of an inductor.
Дополнительно датчик выполнен из ряда последовательно соединенных катушек индуктивности, сдвинутых в круговом направлении одна от другой на угол, кратный углу чередования зубцов венца.Additionally, the sensor is made of a series of inductors connected in series, shifted in a circular direction from one another by an angle multiple of the angle of alternation of the teeth of the crown.
Дополнительно число витков, по крайней мере, одной из катушек на 5-50% отличается от числа витков других катушек.Additionally, the number of turns of at least one of the coils is 5-50% different from the number of turns of other coils.
Дополнительно датчик выполнен в виде пластины с закрепленными в ней, например, термореактивной смолой, катушками.Additionally, the sensor is made in the form of a plate with coils, for example, thermosetting resin, fixed in it.
Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
фиг.1 - продольный разрез магнитной опоры вертикального ротора с датчиком во внутренней полости корпуса;figure 1 is a longitudinal section of a magnetic support of a vertical rotor with a sensor in the inner cavity of the housing;
фиг.2 - продольный разрез магнитной опоры вертикального ротора с датчиком снаружи корпуса;figure 2 is a longitudinal section of a magnetic support of a vertical rotor with a sensor outside the housing;
фиг.3 - вариант выполнения опоры с полюсным наконечником и с втулкой с зубчатым венцом;figure 3 is an embodiment of a support with a pole tip and with a sleeve with a ring gear;
фиг.4 - вариант выполнения датчика с катушкой индуктивности;4 is an embodiment of a sensor with an inductor;
фиг.5 - вариант выполнения опоры с датчиком из нескольких катушек индуктивности;5 is an embodiment of a support with a sensor of several inductors;
фиг.6 - вариант выполнения датчика с несколькими катушками индуктивности.6 is an embodiment of a sensor with several inductors.
Магнитная опора вертикального ротора содержит кольцевой аксиально намагниченный магнит 1, установленный на немагнитной крышке 2 корпуса 3 (фиг.1), ферромагнитную втулку 4, закрепленную на роторе 5 соосно с ним в его верхней части и расположенную напротив нижнего торца магнита 1 с полюсом S. Ротор 5 опирается на нижнюю опору 6, а в верхней магнитной опоре не имеет механического контакта с неподвижными деталями. Датчик 7 замера частоты вращения установлен во внутренней полости корпуса 3 под крышкой 2 в аксиальном зазоре между нижним торцом магнита 1 и верхним торцом втулки 4. Выводы 8 датчика через уплотняющую втулку 9 в крышке 2 проходят из внутренней полости корпуса 3 для соединения с регистрирующими приборами.The magnetic support of the vertical rotor contains an annular axially
В варианте выполнения магнитной опоры (фиг.2) датчик 7 вынесен из внутренней полости корпуса 3 и установлен на крышке 2 под магнитом 1.In an embodiment of the magnetic support (Fig. 2), the
В другом варианте выполнения магнитной опоры (фиг.3) на нижний торец магнита 1 установлен полюсный наконечник 10. Датчик 7 расположен между нижним торцом наконечника 10 и верхним торцом втулки 4. Верхний торец втулки 4 выполнен в виде зубчатого венца. Огибающая 11 зубчатого венца имеет форму синусоиды с шестью впадинами с глубиной Н от верхнего торца втулки 4. Глубина впадин H зубчатого венца составляет 0,01-0,03 от среднего диаметра верхнего торца втулки, так что выполняется соотношение Н=(0,01-0,03)(D+d)/2, гдеIn another embodiment of the magnetic support (Fig. 3), a
D - наружный диаметр верхнего торца втулки;D is the outer diameter of the upper end of the sleeve;
d - внутренний диаметр верхнего торца втулки.d is the inner diameter of the upper end of the sleeve.
Высота h зуба 12 выполнена меньше, чем высота Н остальных пяти зубьев 13, так что выполняется соотношение h=(0,4-0,9)Н.The height h of the
Чувствительный элемент датчика 7 (фиг.4) выполнен в виде катушки индуктивности 14, расположенной в пластине, и имеет выводы 8.The sensitive element of the sensor 7 (figure 4) is made in the form of an
Датчик 15 (фиг.5 и фиг.6) выполнен в виде пластины с закрепленными в ней рядом последовательно соединенных проводниками 16 индуктивных катушек 17, 18 и 19, сдвинутых в круговом направлении одна от другой на угол 120°, кратный углу чередования шести зубцов венца. Причем катушка 19 выполнена с отличным на 5-50% от катушек 17 и 18 числом витков. Катушки закреплены в кольцевой пластине.The sensor 15 (Fig. 5 and Fig. 6) is made in the form of a plate with a series of inductively connected
Магнитная опора работает следующим образом.Magnetic support works as follows.
В покое и при вращении ротора 5 осесимметричное магнитное поле магнита 1 удерживает ферромагнитную втулку 4 и связанный с ней ротор 5 в вертикальном положении, не препятствуя вращению ротора 5 на опоре 6. В случае отклонения ротора от оси корпуса 3 симметричность магнитного поля нарушается, что создает радиальную силу, препятствующую отклонению ротора 5 и возвращающую ротор 5 в исходное положение при прекращении действия возмущающей силы.At rest and during rotation of the
Датчик 7, расположенный внутри корпуса 3 (фиг.1) в магнитном потоке, в зазоре между магнитом 1 и втулкой 4, реагирует на изменения этого магнитного потока, которые возникают при вращении ротора 5 и при отклонении его от оси вращения. Сигнал с датчика 7 через уплотняющую втулку 9 поступает на вывод 8.The
Датчик 7, расположенный снаружи корпуса 3 (фиг.2) в магнитном потоке, в зазоре между магнитом 1 и втулкой 4, реагирует на изменения этого магнитного потока, которые возникают при вращении ротора 5 и при отклонении его от оси вращения. Сигнал с датчика 7 непосредственно поступает на вывод 8.The
Датчик 7, расположенный снаружи корпуса 3 (фиг.3) в магнитном потоке, в зазоре между магнитом, полюсным наконечником 10 и втулкой 4, реагирует на изменения более плотного магнитного потока, создаваемого полюсным наконечником 10, которые возникают при вращении ротора 5 и при отклонении его от оси вращения. Более мощный сигнал с датчика 7 непосредственно поступает на вывод 8, что повышает чувствительность датчика.A
Дальнейшее повышение чувствительности датчика 7 обеспечивается выполнением верхнего торца втулки 4 в виде зубчатого венца с огибающей 11 в виде синусоиды. Причем выполнение глубины впадин зубчатого венца, составляющей 0,01-0,03 от среднего диаметра верхнего торца втулки 4, позволяет обеспечить наилучшее сочетание величины подъемной силы магнитной опоры, ее радиальной жесткости и приемлемой величины получаемого с датчика 7 сигнала.A further increase in the sensitivity of the
При вращении ротора 5 пики и впадины огибающей 11 зубчатого венца в форме синусоиды, проходя под датчиком 7, создают более быстрые изменения магнитного потока, в результате чего величина сигнала датчика 7 увеличивается и возрастает его чувствительность. Кроме того, частота сигнала датчика 7 увеличивается кратно количеству зубцов, что облегчает обработку сигнала датчика 7 в регистрирующем приборе. А при выполнении высоты одного зуба 12 венца, составляющей 0,4-0,9 от высоты остальных зубцов 13, сигнал, поступающий с датчика 7, становится привязанным к фазе вращения ротора 5, что при обработке сигнала позволяет определить не только скорость вращения и амплитуду отклонения ротора 5 от оси вращения, но и положение ротора 5 в пространстве в любой момент времени.When the
При выполнении чувствительного элемента датчика 7 в виде плоской катушки индуктивности 14 с небольшим количеством витков, закрепленной на пластине термореактивной смолой (фиг.4), значительно упрощается конструкция датчика и магнитной опоры. Повышение чувствительности в такой конструкции обеспечивается выполнением датчика 15 (фиг.6) с чувствительными элементами из ряда последовательно соединенных проводниками 16 катушек индуктивности 17, 18, 19, сдвинутых в круговом направлении одна от другой на угол 120°, кратный углу чередования шести зубцов венца, в результате чего сигнал с катушек суммируется на выводах 8. При этом для выделения фазы вращения ротора 5 из сигнала такого датчика 15 число витков катушки 19 на 5-50% отличается от числа витков других катушек 17 и 18, что позволяет определять по величине сигнала на выводах 8 положение зуба 12 с меньшей высотой зуба относительно катушек датчика.When performing the sensitive element of the
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006134551/12A RU2328348C1 (en) | 2006-09-28 | 2006-09-28 | Vertical rotor magnetic support |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006134551/12A RU2328348C1 (en) | 2006-09-28 | 2006-09-28 | Vertical rotor magnetic support |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006134551A RU2006134551A (en) | 2008-04-20 |
| RU2328348C1 true RU2328348C1 (en) | 2008-07-10 |
Family
ID=39453465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006134551/12A RU2328348C1 (en) | 2006-09-28 | 2006-09-28 | Vertical rotor magnetic support |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2328348C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1379987A (en) * | 1971-02-26 | 1975-01-08 | Comitato Nazionale Per Lenergi | Magnetic suspension devices |
| GB1392210A (en) * | 1971-10-26 | 1975-04-30 | Dornier Gmbh | Contactless rotor assembly |
| RU2054334C1 (en) * | 1992-11-11 | 1996-02-20 | Центральное конструкторское бюро машиностроения | Magnetic support of gas centrifuge rotor |
| RU2242287C2 (en) * | 2003-01-23 | 2004-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Электрохимический завод" | Magnetic support of a vertical rotor |
-
2006
- 2006-09-28 RU RU2006134551/12A patent/RU2328348C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1379987A (en) * | 1971-02-26 | 1975-01-08 | Comitato Nazionale Per Lenergi | Magnetic suspension devices |
| GB1392210A (en) * | 1971-10-26 | 1975-04-30 | Dornier Gmbh | Contactless rotor assembly |
| RU2054334C1 (en) * | 1992-11-11 | 1996-02-20 | Центральное конструкторское бюро машиностроения | Magnetic support of gas centrifuge rotor |
| RU2242287C2 (en) * | 2003-01-23 | 2004-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Электрохимический завод" | Magnetic support of a vertical rotor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006134551A (en) | 2008-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5314125B2 (en) | Inductive rotation angle sensor and method of operating an inductive rotation angle sensor | |
| CN106165266B (en) | Motors and motor encoders | |
| WO2017006844A1 (en) | Electromagnet unit, magnetic bearing device, and vacuum pump | |
| JP2010169499A (en) | Position sensor | |
| JP7084640B2 (en) | Rotation angle sensor | |
| JP2017106899A (en) | Device for detecting position of rotator shaft in axial direction and application of the device to rotary machine | |
| KR20140040608A (en) | Rotary electric machine | |
| JP5886269B2 (en) | Rotation detection device and motor | |
| JP6997043B2 (en) | Angular velocity sensor | |
| JP2005513992A (en) | Canned motor | |
| RU2328348C1 (en) | Vertical rotor magnetic support | |
| JPH05505885A (en) | Measuring device for rotation angle detection | |
| JP5086223B2 (en) | Rotation detector | |
| CN105322713A (en) | Reduction gear with motor | |
| JP5249289B2 (en) | Rotational position sensor | |
| JP2012177618A (en) | Resolver device | |
| CN205681192U (en) | 360 ° of rotation sweep motors | |
| CN104821220A (en) | Magnetizing device, rotor permanent magnet ring, rotor, and motor | |
| KR102697957B1 (en) | Commutator assembly and motor having the same | |
| JP2021012174A (en) | Rotation detector and motor including the same | |
| JP4918406B2 (en) | Electromagnetic clutch | |
| US4425522A (en) | Rotational speed indication signal generator having a plurality of generating coils | |
| JP2015001375A (en) | Rotation angle detection device | |
| JP2019020237A (en) | Resolver | |
| JP2011220914A (en) | Position sensor |