Магнитный подвес ротора

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к магнитному подвесу ротора, и может быть использовано в малошумных роторных механизмах. Цель изобретения - снижение уровня вибрации корпуса механизма путем компенсации синхронных возмущающих сил, возникших от дебаланса и от взаимодействия ротора и корпуса. Магнитный подвес ротора содержит радиальную магнитную опору, закрепленную в корпусе 1 и включающую четыре электромагнита 2. Два контура 4, 5 отрицательной обратной связи связаны с устройством 3 детектирования и обмотками электромагнитов 2, удерживающих ротор в заданном положении. Для компенсации синхронных возмущающих сил, обусловленных дебалансом ротора и переменным силовым взаимодействием ротора и корпуса, магнитный подвес снабжен двумя датчиками 12, 13 ускорения корпуса, выходы которых подключены к 1-му и 2-му входам устройства 10 преобразования координат. Последнее вырабатывает корректирующие сигналы с частотой вращения ротора, определяемой тахометрическим устройством 11. Корректирующие сигналы подаются на вторые входы сумматоров 8, 9, где происходит суммирование их с сигналами детектирующего устройства 3. Амплитуда и фаза выходных сигналов устройства 10 формируется по принципу минимальных выходных сигналов датчиков 12, 13 ускорения корпуса, т.е. минимальных колебаний корпуса. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

V F C I I Y b J I Pl K (sIls F 16 С 32/04

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4747493/27 (22) 06.09.89 (46) 30.08.91. Бюл. М 32 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (72) В.М.Лебедев и П.В.Кочановский (53) 621.656.92 (088.8) (56) Заявка Франции N. 7539759, кл. F 16 С 32/04, 1977. (54) МАГНИТНЫЙ ПОДВЕС РОТОРА (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к магнитному подвесу ротора, и может быть использовано в малошумных роторных механизмах, Цель изобретения — снижение уровня вибрации корпуса механизма путем компенсации синхронных возмущающих сил, возникших от дебаланса и от взаимодействия ротора и корпуса. Магнитный подвес ротора содержит радиальную магнитную опору, закрепленную в корпусе 1 и включающую четыре электромагнита 2, Два контура 4 и 5 отрица. Ж 1673766 А1 тельной обратной связи связаны с устройством 3 детектирования и обмотками электромагнитов 2, удерживающих ротор в заданном положении. Для компенсации синхронных возмущающих сил, обусловленных дебалансом ротора и переменным силовым взаимодействием ротора и корпуса, магнитный подвес снабжен двумя датчиками 12 и 13 ускорения корпуса, выходы которых подключены к 1-му и 2-му входам устройства 10 преобразования координат, последнее вырабатывает корректирующие л сигналы с частотой вращения ротора, определяемой тахометрическим устройством 11.

Корректирующие сигналы подаются на вторые входы сумматоров 8 и 9, где происходит суммирование их с сигналами детектирующего устройства 3. Амплитуда и фаза выходных сигналов устройства 10 формируется по принципу минимальных выходных сигналов датчиков 12 и 13 ускорения корпуса, т,е. минимальных колебаний корпуса. 1 ил.

1673766

Изобретение относится к машиностроению, а именно к магнитному подвесу ротора, и может быть использовано в роторных малошумных механизмах на магнит ых опорах.

Целью изобретения является снижение уровня вибраций корпуса механизма с магнитным подвесом ротора путем компенса° ции синхронных возмущающих сил, возникающих от дебаланса и от взаимодействия ротора и корпуса.

На чертеже изображена схема управления магнитным подвесом ротора.

Устройство содержит закрепленную в корпусе 1 радиальную магнитную опору, включающую в себя четыре электромагнита

2, устройство 3 для детектирования радиального положения ротора, два контура 4 и

5 отрицательной обратной связи, каждый из которых связан с устройством детектирования и обмотками указанных электромэгнитов 2 и включает регуляторы 6 и " ока и сумматоры 8 и 9, Вторые входы каждого сумматора 8 и 9 соединены с выходами устройства 10 преобразования координат, третий вход которого соединен с тахометрическим устройством 11, первый и второй — с датчиками 12 и 13 ускорения корпуса, расположенными под углом 90" один относительно другого.

Устройство 3 детектирования содержит индуктивные датчики 14 — 17, выходы которых подсоединены попарно к входам сумматоров 18 и 19, выходы которых являются выходами детектирующего устройства, Устройство 10 преобразования координат содержит первый контур 20 преобразования, два выхода которого соединены с двумя входами второго контура 21 преобразования через интеграторы 22 и 23, Первый контур

20 преобразования может быть выполнен на четырех аналоговых перемножителях типа 525ПС2А и одном операционном усилителе типа 140УД6А, выполняющим функцию инвертора.

Второй контур 21 преобразования может быть выполнен на четырех аналоговых перемножителях типа 525ПС2А, на выходе которых подключены два сумматора, выполненные на операционных усилителях типа

140УД6, Интеграторы 22 и 23 могут быть выполнены на операционных усилителях типа 140УД14, в цепи отрицательной обратной связи которых включены конденсаторы, Сумматоры 8, 9 и 18. 19 могут быть выполнены на операционном усилителе, на инверти рующий вход которого через резисторы подаются суммируемые сигналы.

Устройство работает следующим образом.

50

В случае, например, биения вращающейся магнитной системы, размещенной на ро;оре (даже при условии идеального отбалансированного ротора), возникает переменная сила взаимодействия ротора и магнитного подшипника, закрепленного в корпусе 1 из-эа изменения величины воздушного зазора под электромагнитами подшипника. Это приводит к о1клонению ротора от заданного положения, т.е, к вращению оси ротора, что отслеживается устройством детектирования положения ротора 3, на выходе которого возникают синусоидальные сигналы, которые суммируются в сумматорах 8 и 9 с выходными сигналами устройства 10 преобразования координат, которое формирует выходные сигналы по принципу минимальных колебаний корпуса.

Оормирование сигналов устройством осуществляется следующим образом. Первый контур 20 преобразования получает на свои первый и второй входы сигналы Х» и Y„, вырабатываемые датчиками 12 и 13 ускореюл корпуса. Сигналы Х, и Y< — представляют радиальное ускорение корпуса, т.е радиус-вектор в неподвижной системе координат, перпендикулярной оси корпуса.

Первый контур 20 преобразования осуществляет преобразование координат, неподвижной системы координат в подвижную и вращающуюся относительно неподвижной с1стемы с частотой вращения ротора, определяемой тахометрическим устройством 11.

Выходы первого контура 20 преобразования представляют собой координаты конца радиуса-век. ора ускорения во вращающейся системе координат и соответственно равны

Х = XK c0s 0) T + У, s!n 0) t;

Y =- -Х;. sin cu t+ Y, cos a t где ю — угловая скорость ротора;

t- время, Сиг налы Х и Y поступают на входы интеграторов 22 и 23 с полосой пропускания, ограниченной низкими частотами. Выходные сигналы Х>У1 интеграторов 22 и 23 поступают на первый и второй входы второго контура 21 преобразования, который осуществляет преобразование подвижной системы координат в неподвижную и подает сигналы

X> = (X> cosгтт t — V< =.In аtj;

Y< =-(Х1 sin м t t Yi cos cut) 1673766 на вторые входы сумматоров 8 и 9, Сигналы

Х1У1 сформированы по фазе и амплитуде таким образом, что сумма сигналов на входе регуляторов 6 и 7 тока, питающих электромагниты 2, обеспечивает минимизацию выходныхх сигналов датчиков 12 и 13 ускорения корпуса.

Формула изобретения

Магнитный подвес ротора, содержащий по меньшей мере одну магнитную радиальную опору с электромагнитами, закрепленную в

5 корпусе, устройство для детектирования положения ротора, два контура обратной отрицательной связи, связанных с устройством детектирования и обмотками электромагнитов опор, каждый из контуров включает регу10 лятор тока и по меньшей мере один сумматор, вторые входы каждого сумматора соединены с выходами устройства преобразования координат, третий вход которого соединен с тахометрическим устройством, о т л и ч а ю щ и й15 с я тем, что, с целью снижения вибраций на частотах, кратных частоте вращения, он снабжен по меньшей мере, двумя датчиками ускорения корпуса, расположенными под углом

90 друг относительно друга, выходы которых

20 соединены с первым и вторым входами устройства преобразования координат, Хк=Xp+X1=0, Y, -- У, + х1 =- 0, где Хр и Yp — выходные сигналы устройства детектирования положения ротора, Использование предлагаемого магнитного подвеса ротора, позволяет за счет компенсации синхронных возмущающих сил, возникающих от дебаланса и от взаимодействия ротора и корпуса, снизить уровень вибрации корпуса механизма на основной и двойной частоте вращения.

Составитель Т.Орлова

Редактор Ю,Середа Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Пожо

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2905 Тираж 413 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5