Устройство с электромагнитным подвесом маховика

 

Использование: приборы с электромагнитным подвесом маховика. Сущность изобретения: устройство с электромагнитным подвесом вращающегося маховика содержит электромагниты, датчики положения маховика, усилители, два аварийных шарикоподшипника и, по крайней мере, два датчика вращения аварийных шарикоподшипников, а также блок обработки сигналов датчиков вращения и выдачи сигнала об отказе электромагнитного подвеса, при этом шарикоподшипники дополнительно снабжены якорями датчиков вращения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области приборов с электромагнитным подвесом маховика.

Известны электромагнитные подвесы (ЭМП), содержащие маховик, электромагниты, датчики положения маховика, усилители, преобразующие сигналы датчиков в токи электромагнитов, и аварийные шарикоподшипники, обеспечивающие вращение маховика в случае отказа ЭМП.

Известны ЭМП, содержащие 1-й и 2-й (в холодном резерве) комплекты датчиков, усилителей, обмоток электромагнитов. Для обнаружения отказов используются либо сигналы датчиков положения маховика, либо токи в обмотках электромагнитов. Резервирование осуществляется либо на уровне комплекта ЭМП в целом (при отказе любого элемента 1-го комплекта ЭМП включается 2-й комплект), либо на уровне узлов, наиболее склонных к отказам (датчиков, обмоток, усилителей мощности).

Недостатком таких ЭМП является использование косвенных критериев отказа ЭМП, каковыми являются сигналы датчиков положения маховика или токи электромагнитов, что может привести к ложным переключениям комплектов ЭМП, например, при кратковременных механических воздействиях на корпус устройства или при пульсациях напряжения по цепям питания.

Кроме того, усложняется схема ЭМП за счет введения аналоговых устройств обработки сигналов датчиков или токов электромагнитов, которые (устройства) сами по себе должны быть достаточно надежными.

Если исходить из функционального назначения ЭМП, то непосредственным критерием отказа ЭМП является бесконтактность маховика.

Целью изобретения является повышение надежности ЭМП за счет более достоверного обнаружения отказа.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство с электромагнитным подвесом вращающегося маховика, содержащее электромагниты, датчики положения маховика, усилители, два аварийных шарикоподшипника, дополнительно введены, по крайней мере, два датчика вращения аварийных шарикоподшипников и блок обработки сигналов датчиков вращения, а аварийные шарикоподшипники дополнительно снабжены якорями, обеспечивающими взаимодействие с датчиками вращения, причем в качестве датчиков вращения могут быть использованы любые из известных типов датчиков (индуктивные, емкостные, оптические, датчики Холла и др.).

Изобретение поясняется рисунками.

На фиг. 1 показано устройство с ЭМП маховика.

Устройство содержит вращающийся маховик 1-1, электромагниты 1-2, аварийные шарикоподшипники 1-3, датчики вращения аварийных шарикоподшипников 1-4, блок обработки сигналов датчиков вращения и выдачи сигнала об отказе ЭМП. Для упрощения рисунка не показаны датчики положения маховика и усилители, являющиеся элементами ЭМП. Работа такого ЭМП в полной мере описана в литературе.

На фиг.2 показан один из возможных вариантов крепления якоря датчика на шарикоподшипнике. Якорь 2-1 закреплен на сепараторе 2-2. Датчик вращения шарикоподшипника может быть реализован на основе множества известных технических решений, например, на основе датчика Холла или индуктивного датчика.

На фиг. 3 показана возможная функциональная схема блока обработки сигналов вращения и выдачи сигнала об отказе ЭМП. Блок содержит формирователь импульсов 3-1, счетчик импульсов 3-2, задатчик времени счета 3-3, устройство сохранения сравнения 3-4.

Устройство с ЭМП маховика работает следующим образом. При нормальном функционировании ЭМП обеспечивается бесконтактный подвес вращающегося маховика, а аварийные шарикоподшипники не вращаются. При отказе ЭМП происходит "падение" и вращение маховика 1-1, по крайней мере, на одном из аварийных шарикоподшипников 1-3. Датчик вращения аварийного шарикоподшипника 1-4 выдает сигнал, который через формирователь 3-1 поступает на вход счетчика импульсов 3-2. Время счета импульсов (t_сч) устанавливается задатчиком времени 3-3. Количество импульсов (N_сч), подсчитанное в течение заданного интервала времени t_сч, в устройстве 3-4 сравнивается с заданным количеством импульсов (N_зад). В случае N_сч>=N_зад выдается сигнал об отказе ЭМП и производится переключение комплектов.

Преимуществом предложенного устройства перед прототипом является возможность исключения ложных переключений комплектов ЭМП при отклонениях маховика из центрального положения вплоть до касания об аварийный шарикоподшипник, которые (отклонения) могут быть вызваны, например, кратковременными механическими воздействиями на корпус устройства или другими причинами.

Эта возможность обеспечивается соответствующим выбором времени счета t_сч, т. к. за отказ ЭМП принимается факт устойчивого положения маховика на аварийном подшипнике в течение заданного интервала времени.

Кроме того, блок обработки сигналов датчиков вращения по своему схемному построению значительно проще и надежнее, т.к. выполнен на устройствах цифровой обработки сигналов.

Формула изобретения

1. Устройство с электромагнитным подвесом вращающегося маховика, содержащее электромагниты, датчики положения маховика, усилители, два аварийных шарикоподшипника, отличающееся тем, что в него дополнительно введены по крайней мере два датчика вращения аварийных шарикоподшипников и блок обработки сигналов датчиков вращения и выдачи сигнала об отказе электромагнитного подвеса, а шарикоподшипники дополнительно снабжены якорями датчиков вращения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок обработки сигналов датчиком вращения и выдачи сигнала об отказе электромагнитного подвеса содержит формирователь импульсов, счетчик импульсов, задатчик времени счета и устройство сравнения, причем выход каждого датчика вращения через формирователь импульсов и счетчик импульсов связан с входом устройства сравнения, которое выполнено с возможностью выдачи сигнала об отказе электромагнитного подвеса при N_сч ≥ N_зад, где N_сч подсчитанное количество импульсов, выданных датчиком вращения в течение заданного времени счета; N_зад заданное количество импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3