Магнитная опора и способ ее изготовления

 

Использование: в бесконтактных опорах роторов и валов. Сущность изобретения: коаксиальные опорные элементы состоят из кольцевых участков (У) в которых установлены постоянные магниты (М) и магнитопроводы, М намагничены радиально с чередованием направления намагниченности . У установлены в немагнитных обоймах. Пространство между магнитопроводами и У заполнено электропроводящим немагнитным материалом. Изготовление опоры заключается в изготовлении М, магнитопроводов в виде полос, обойм. М устанавливают с интервалами по разные стороны полос, намагничивают М в одинаковом направлении, после чего полосы сгибают в виде гофра, совмещая оси намагничивания М, а гофр сгибают по дуге окружности вдоль полосы 6 з п. ф-лы, 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 16 С 32/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4833365/27 (22) 05.06.90 (46) 07.08,92, Бюл. N 29. (71) Московский энергетический институт (72) В.П. Ларин, B,А. Трегубов, В,Ф, Шашурин и В.С. Ширинский (56) Патент США йг 4444444, кл, 308-10, 1984, (54) МАГНИТНАЯ ОПОРА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Использование: в бесконтактных опорах роторов и валов. Сущность изобретения: коаксиальные опорные элементы состоят из кольцевых участков (У). в которых установлены постоянные магниты (M) и

Изобретение относится к машиностроению, а именно к бесконтактным опорам с постоянными магнитами, и может быть использовано в подвесе роторов высокоскоростных машин.

Известны магнитные опоры. содержащие кольцевые постоянные магниты, намагниченные радиально и установленные с противоположным чередованием направления намагниченности в разных опорных элементах напротив друг друга.

Недостатком таких магнитных опор является то, что центрирующая сила определяется разностью противоположно направленных в плоскости взаимодействия сил отталкивания магнитов. Вследствие этого жесткость таких опор невелика, и, кроме того, они сложны в изготовлении.

Известен также способ изготовления магнитных опор, состояющий в изготовлении постоянных магнитов кольцевой формы, намагничивании магнитов в радиальном направлении, изготовлении немагнитных оси и корпуса, установке магнитов в корпусе и на Ы 1753083 А1 магнитопроводы, М намагничены радиально с чередованием направления намагниченности. У установлены в немагнитных обоймах. Пространство между магнитопроводами и У заполнено электропроводящим немагнитным материалом.

Изготовление опоры заключается в изготовлении М, магнитопроводов в виде полос, обойм. M устанавливают с интервалами по разные стороны полос. намагничивают M в одинаковом направлении, пбсле чего полосы сгибают в виде гофра, совмещая оси намагничивания М, а гофр сгибают по дуге окружности вдоль полосы. 6 a.n. ф — лы, 8 ил. оси с чередованием направления намагниченностии.

Недостатком такого способа изготовления магнитных опор -является Сложность технологии изготовления из-за того, что при намагничивании кольцевых магнитов в радиальном направлении мал выход годных, так как при намагничивании много магнитов разрушается из-за внутренних напряжений, Известны также магнитные опоры, содержащие коаксиальные опорные элементы, установленные с чередованием и о оси нэ неподвижной и подвижной частях опоры, постоянные магниты, намагниченные радиально и установленные с противоположным чередованием направления намагниченности Ro радиусу в разным опорных элементах.

Магниты установлены между магнитопроводами кольцеобразной формы, которые в разных опорных элементах обращены друг к другу торцами. Магниты и магнитопроводы каждого опорного элемента укреплены в наружной и внутренней кольцевых обоймах из немагнитного материала.

1753083

10

15 механических напряжений в кольцах при намагничивании, приводящих к появлению 20

50

Известен также способ изготовления магнитных опор. состоящий в изготовлении магнитов соответствующей формы (в данном случае кольцевой), намагничивании магнитов, изготовлении магнитопроводов и немагнитных обойм, сборке магнитов с магнитопроводами и установке их в обоймах, Известное техническое решение наиболее близко изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Недостатком такой опоры и способа ее изготовления является их сложность, поскольку кольцевые постоянные магниты из редкоземельных металлов с кобальтом выполнить с радиальной намагниченностью весьма сложно из-за большого разброса остаточной намагниченности, а также из-за возникновения значительных внутренних трещин или разрушению хрупких магнитов из этого материала.

Кроме того, для обеспечения большей жесткости целесообразно выполнять как можно больше взаимодействующих блоков (пар) магнитов с магнитопроводами в опорных элементах, поскольку изменение магнитной энергии происходит по краям магнитопроводов. При этом необходимо выполнять магниты с малой высотой, а технологически возможно выполнять магниты высотой не менее 1,5-2,0 мм.

Поскольку кольца магнитов приходится вырезать из колец большего диаметра методом электродуговой обработки, производительность которого невелика, а кроме того, получается значительный отход материала магнитов по изложенным причинам, то усложняется технология и повышается расход материала, Цель изобретения — упрощение конструкции и технологии изготовления.

Указанная цель достигается тем, что в магнитной опоре, содержащей коаксиальные опорные элементы, установленные с чередованием по оси на неподвижной и подвижной частях опоры, постоянные магниты, намагниченные радиально и установленные с противоположным чередованием направления намагничивания по радиусу в разных опорных элементах, магнитопроводы кольцеобраэной формы; обращенные в разных опорных элементах друг к другу торцами и между которыми установлены магниты, причем магнитопроводы каждого опорного элемента закреплены в наружной и внутренней кольцевых обоймах из немагнитного материала, каждый из коаксиальных опорных элементов выполнен в виде равномерно размещенных по окружности

35 кольцевых участков с совпадением осей симметрии магнитопроводов и магнитов, При этом пространство между магнитопроводами и кольцевыми участками может быть заполнено электропроводящим немаг-. нитным материалом.

Способ изготовления такой опоры включает, как и известный, изготовление магнитов соответствующей формы. намагничивание магнитов, изготовление магнитопроводов и немагнитных обойм магнитов с магнитопроводами и установку их в обоймы, Отличие предлагаемого способа в том, что для упрощения технологии изготовления магнитопроводы изготавливают из полос, с двух сторон полосы устанавливают с интервалами магниты, намагничивают их в одинаковом направлении, после намагничивания магнитов полосы магнитопроводов с магнитами сгибают в виде гофра, располагая магниты друг над другом при совмещении их осей намагничивания, и придают магнитопроводам дугообразную форму, Целесообразно постоянные магниты изготовлять с одинаковым размером длинной стороны и размещать их на полосах магнитопроводов с изменяющейся величиной интервала между магнитами, .Можно постоянные магниты размещать на полосах, магнитопроводов с изменяющимся размером длинной стороны магнита вдоль полос.

Можно изготовить магниты в виде частей кольца разного радиуса.

Постоянные магниты могут быть изготовлЕны в виде призм из эластичного материала.

На фиг. 1 представлена опора, продольный разрез; на фиг, 2 — опорный элемент опоры, продольный разрез; на фиг. 3 — разрез А-А на фиг, 2, на фиг, 4 и 5 — схема размещения дугообразных магнитов с разным радиусом на полосе магнитопровода с неравными интервалами между ними; на фиг, 6 — схема размещения одинаковых призматических магнитов на полосе магнитопровода с неравномерными промежутками между ними; на фиг. 7 — схема размещения дугообразных магнитов с разной длиной дуги и радиусом с равномерными интервалами между магнитами; на фиг, 8 — кольцевой участок опоры с согнутой полосой магнитопровода в виде гофрэ и по дуге окружности.

Магнитная опора содержит неподвижный 1 и подвижный 2 коаксиальные опорные элементы, состоящие из кольцевых участков 3, в которых установлены постоянные магниты 4 и магнитопроводы 5, выполненные в виде частей колец, Магниты 4

1753083 намагничены радиально и установлены с противоположным чередоваййем направления намагниченности по радиусу опоры в разных опорных элементах 1 и 2, Магниты 4 установлены между магнитопроводами 5. 5

Магнитопроводы 5 в разных опорных элементах 1 и 2 обращены друг к другу торцовыми повеохностями, Кольцевые участки 3 с магнитами 4 и магнитопроводами 5 укреплены в наружной 6 и внутренней 7 кольце- 10 вых обоймах из немагнитного материала, Кольцевые участки 3 равномерно размещены по окружности опорных элементов 1 и 2.

Магнитопроводы 5 и магниты 4 установлены в кольцевых участках 3 с совпадением 15 осей симметрии, Пространство между магнитопроводами 5 и кольцевыми участками 3 может быть заполнено электропроводным немагнитным материалом 8, образующим демпферную систему опоры, Электропрово- 20 дящий материал 8 может представлять собой систему проводников, соединенных между собой, например, пайкой, сваркой, или может быть выполнен в виде сплошной заливки. 25

Способ осуществляют следующим образом, Изготавливают постоянные магниты 4 соответствующей формы, например в виде одинаковых (фиг, 6) призм из эластичного 30 материала (магнитопласт), изготавливают магнитопроводы 5 в виде полос, кольцевые немагнитные обоймы 6 и 7. Устанавливают на полосах магнитопроводов 5 с разными интервалами между собой постоянные маг- 35 ниты 4 по разн ые сторон ы полос ма гнитопроводов 5. После этого магниты 4 намагничивают в намагничивающем устройстве(не показано) в одинаковом направлении, Затем полосы магнитопроводов 5 40 сгибают по дугам окружности, а также в виде гофра в интервалах между магнитами

4 таким образом, чтобы магниты 4 располагались друг над другом с совмещением их осей намагничивания, т.е, их осей симмет- 45 рии. После этого полученный гофр сгибают по дуге окружности вдоль полосы магнйтопроводов 5 и обрезают его загнутые части, т.е, вершины гофра. Полученные сборки частей колец 3 размещают равномерно по ок- 50 ружности и укрепляют в обоймах 6 и 7.

Интервалы между магнитными призмами могут быть легко подсчитаны, исходя из геометрических соображений при известных после проектировании размерах поло- 55 сы магнитов, их числа по формуле

1! = 0,5zt(ho+ Ьм)+ 0,5(а(гь + i Ьм)+

+(! + 0,5) Ьп — !м). (1)(2) ! = а г;, где г! = rb+ i hn+(!+0,5)

Интервалы между магнитами определяются по формуле

t =0,5 тг(6п+ hM). (3) Постоянные магниты 4 могут быть также изготовлены в виде призм из эластичного материала с разным размером длинной стороны и размещены вдоль полосы магнитопроводов 5 с одинаковым интервалом друг относительно друга с нарастанием (убыванием) размера длинной стороны. Ее размер может быть определен по формуле! м = а(гь+ i Ьп+(!+ 0.5) hM). (4) Магниты 4 могут быть изготовлены в виде частей колец с одинаковой длиной дуги (фиг, 4 и 5 ) и с разным радиусом и установлены на полосах магнитопроводов 5 с разными интервалами между магнитами, которые могут быть определены по формуле (1).

Магнитопроводы при этом устанавливают с нарастанием (или убыванием) длины дуги и радиуса. В этом случае после установки магнитов 4 и намагничивания их магнитопроводы 5 обжимают по дуге магнитов 4, а потом сгибают в виде гофра, Магнитная опора работает следующим образом.

При соосном положении опорных элементов 1 и 2 существует только осевая сила где — длина магнита;

Ьп — толщина магнитопровода;

hM — толщина магнита;

i — порядковый номер магнита; а- угол участка, рад, Заполнение пространства между магнитопроводами 5 и частями колец 3 электро-, проводящим материалом 8 может быть осуществлено любым известным способом, например заливкой или соединением частей проводников пайкой, сваркой и т.п.

Постоянные магниты 4 могут быть изготовлены в виде частей колец с разной длиной дуги и разным радиусом и размещены на полосах магнитопроводов 5 с одинаковыми интервалами (фиг, 7) друг относительно друга и с нарастанием (убыванием) длины дуги постоянных магнитов, после чего обжимают магнитопроводы 5 по дуге магнитов, а затем осуществляют сгибание гофра и участков 3 по дуге окружности, Длина дуги магнитов 4 и радиус могут быть определены по формуле

1753083 притяжения между ними, При радиальном смещении опорных элементов 1 и 2 возникает изменение магнитных проводимостей по краям магнитопроводом 5, а следовательно, и изменение магнитной энергии зазоров, 3то обусловливает наличие центрирующей силы, стремящейся привести систему к минимуму. магнитной энергии зазора, к максимуму магнитной проводимости между магнитопроводами 5 двух опорных элементов 1 и 2, Чем больше смещение, тем больше сила в пределах одной четверти толщины магнитопроводов, Далее сила будет уменьшаться и поменяет знак при смещении бо лее половины толщины магнитопроводов 5, Формула изобретения

1. Магнитная опора, содержащая коаксиальные опорные элементы, установленные с чередованием по оси на неподвижной и подвижной частях опоры, постоянные магниты, намагниченные радиально и установленные с противоположным чередованием направления намагничивания по радиусу в разных опорных элементах, магнитопроводы кольцеобразной формы. обращенные в разных опорных элементах друг к другу торцами и между которыми установлены магниты, причем магнитопроводы каждого опорного элемента закреплены в наружной и внутренней кольцевых обоймах из немагнитного материала, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, каждый из коаксиальных опорных элементов выполнен в виде равномерно размещенных по окружности кольцевых учас ков с совпадением осей симметрии магнитопроводов и магнитов, 2. Опора по и, 1, отличающаяся тем, что пространство между магнитопроводами и кольцевыми участками заполнено электропроводящим немагнитным

5 материалом.

3, Способ изготовления магнитной опоры, состоящий в изготовлении магнитов соответствующей формы, намагничивании магнитов, изготовлении магнитопроводов и

10 немагнитных обойм магнитов с магнитопроводами и установке их в обоймы, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления, магнитопроводы изготавливают из полос, с двух сторон поло15 сы устанавливают с интервалами магниты, намагничивают их в одинаковом направлении, после намагничивания магнитов полосы магнитопроводов с магнитами сгибают в виде гофра, располагая магниты друг над

20 другом при совмещении их осей намагничивания и придают магнитопроводам дугообразную форму.

4, Способпоп.3,отлича ю щи йс я тем, что постоянные магниты изготав25 ливают с одинаковым размером длинной стороны и размещают их на полосах магнитопроводов с изменяющейся величиной интервала между магнитами.

5. Способ поп.3,отличающийся

30 тем, что постоянные магниты размещают на полосах магнитопроводов с изменяющимся размером длинной стороны магнита вдоль полос.

6, Способ по пп, 3-5, о т л и ч а ю щ и й35 с я тем, что магниты изготавливают в виде частей кольца разного радиуса.

7, Способ по пп.3-5, о т л и ч а ю щи йс я тем, что постоянные магниты изготавливают в виде призм из эластичного материала..

1753083 1753083

Составитель В.Ширинский

Редактор Н.Тупица Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Ïåòîoåà

Заказ 2749 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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