PL248095B1 - Ośmiobiegunowe promieniowe łożysko magnetyczne z magnesami trwałymi - Google Patents

Abstract

Ośmiobiegunowe promieniowe łożysko magnetyczne z magnesami trwałymi, charakteryzuje się tym, że nabiegunniki (NM) z magnesami trwałymi (M) usytuowane są wzdłuż osi sterowania x oraz wzdłuż osi sterowania y. Uzwojone nabiegunniki umieszczone są pod kątem 45° w stosunku do osi sterowania x oraz osi sterowania y.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest ośmiobiegunowe promieniowe łożysko magnetyczne z magnesami trwałymi, przeznaczone do łożyskowania maszyn wirujących.

Znane z artykułów naukowych Yukun Sun, Shengjing Yin, Ye Yuan, Yonghong Huang and Fan Yang, Multi-Obiective Optimization Design of Magnetic Bearing Based on Genetic Particie Swarm Optimization, Progress In Electromagnetics Research M, Vol. 81, 181-192, 2019 oraz Chaowu Jin, Dongyuan Lv, Xu Yan, Yuanping Xu, Longxiang Xu, A novel eight-pole heteropolar radial-axial hybrid magnetic bearing, International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, Vol. 60, 423-444, 2019, ośmiobiegunowe, promieniowe łożysko magnetyczne z magnesami trwałymi posiada stojan i wirnik. Stojan zawiera obwód magnetyczny wykonany z pakietu blach z materiału ferromagnetycznego oraz złożony jest z czterech uzwojonych nabiegunników i z czterech nabiegunników, w których umieszczone są magnesy trwałe. Szerokość magnesu trwałego jest taka sama jak szerokość nabiegunnika, a wszystkie magnesy trwale namagnesowane są wzdłuż ich najkrótszej krawędzi. Stojan wykonany jest z kilku części, ponieważ umieszczenie magnesu trwałego w nabiegunniku stojana wymaga przecięcia nabiegunnika na dwie części, między którymi umieszczony jest magnes.

W znanym ośmiobiegunowym promieniowym łożysku magnetycznym uzwojone nabiegunniki umieszczone są wzdłuż osi sterowania x oraz wzdłuż osi sterowania y, natomiast nabiegunniki z magnesami trwałymi umieszczone są pod kątem 45° w stosunku do osi sterowania x oraz osi sterowania y. Wówczas zmiana prądu w uzwojeniu górnym oraz dolnym powoduje tylko zmianę, siły generowanej w osi sterowania y, podobnie, zmiana prądu w uzwojeniu prawym oraz lewym powoduje tylko zmianę siły generowanej w osi sterowania x. Natomiast, wszystkie cztery nabiegunniki z magnesami trwałymi wpływają na wartość siły generowanej, zarówno w osi sterowania x, jak i w osi sterowania y. Sterowanie siłą magnetyczną generowaną przez uzwojone nabiegunniki odbywa się poprzez zmianę wartości prądu w dwóch uzwojonych nabiegunnikach dla jednej osi sterowania.

Istota ośmiobiegunowego promieniowego łożyska magnetycznego z magnesami trwałymi według wynalazku polega na tym, że nabiegunniki z magnesami trwałymi usytuowane są wzdłuż osi sterowania x oraz wzdłuż osi sterowania y. Uzwojone nabiegunniki umieszczone są pod kątem 45° w stosunku do osi sterowania x oraz osi sterowania y. Korzystnie jest, gdy magnesy trwałe umieszczone są w otworach nabiegunników.

Umieszczenie nabiegunników z magnesami trwałymi wzdłuż osi sterowania x oraz wzdłuż osi sterowania y w ośmiobiegunowym promieniowym łożysku magnetycznym z magnesami trwałymi według wynalazku, znacznie poprawia parametry łożyska magnetycznego w stosunku do znanego rozwiązania, a w szczególności zwiększa wartości sztywności prądowej, siły maksymalnej generowanej przez łożysko, a także wartość siły początkowej, jaką musi wytworzyć łożysko magnetyczne, aby podnieść spoczywający wał. Ta, zaskakująca znawcę, zmiana, wynika z faktu, że sterowanie siłą magnetyczną generowaną przez uzwojone nabiegunniki odbywa się poprzez zmianę wartości prądu w czterech uzwojonych nabiegunnikach dla jednej osi sterowania. Pomimo tego, że uzwojone nabiegunniki umieszczone są pod kątem 45° do osi sterowania to wartość składowej siły generowanej wzdłuż osi sterowania jest większa niż w przypadku umieszczenia dwóch uzwojonych nabiegunników wzdłuż osi sterowania. Umieszczenie magnesów w otworach nabiegunników pozwala, nie tylko, na precyzyjny montaż nabiegunników z magnesami trwałymi, ale i znacznie zwiększa sztywność konstrukcji stojana.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania uwidoczniony jest na rysunkach, którego fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny promieniowego łożyska magnetycznego z magnesami trwałymi umieszczonymi w otworach nabiegunników, a fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny promieniowego łożyska magnetycznego z magnesami trwałymi umieszczonymi w nabiegunnikach obustronnie przeciętych.

Ośmiobiegunowe promieniowe łożysko magnetyczne z magnesami trwałymi według wynalazku posiada stojan S oraz wirnik W. Stojan S wykonany z materiału ferromagnetycznego posiada cztery magnesy trwałe M umieszczone w czterech nabiegunnikach NM z magnesami trwałymi M oraz cztery uzwojone nabiegunniki NU. Magnesy trwale M namagnesowane są wzdłuż ich krótszej krawędzi tworząc wypadkowy strumień magnetyczny w kierunku wirnika W lub w przeciwnym kierunku. Wirnik W wykonany jest z materiału ferromagnetycznego stanowiąc obwód magnetyczny dla strumienia magnetycznego.

Ośmiobiegunowe promieniowe łożysko magnetyczne z magnesami trwałymi według wynalazku montowane jest na wale maszyny. Po uruchomieniu łożyska magnetycznego, wirnik W lewituje w środku geometrycznym stojana S, a siły działające na wirnik W kompensowane są różnicą prądów płynących w uzwojeniach. Sterowanie położeniem wirnika W oraz kompensacja sil działających na wirnik W odbywa się poprzez zmianę prądów w uzwojeniach przez układ sterowania.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Ośmiobiegunowe promieniowe łożysko magnetyczne z magnesami trwałymi, w którego stojanie umieszczone są cztery uzwojone nabiegunniki oraz cztery nabiegunniki z magnesami trwałymi namagnesowanymi wzdłuż ich krótszej krawędzi, tworząc wypadkowy strumień magnetyczny w kierunku wirnika lub w przeciwnym kierunku, magnesy trwałe umieszczone są w nabiegunnikach obustronnie przeciętych, przy czym stojan i wirnik wykonane są z materiału ferromagnetycznego, znamienne tym, że nabiegunniki (NM) z magnesami trwałymi (M) usytuowane sa wzdłuż osi sterowania x oraz wzdłuż osi sterowania y, a uzwojone nabiegunniki (UN) umieszczone są pod kątem 45° w stosunku do osi sterowania x oraz osi sterowania y..
2. 2. Ośmiobiegunowe promieniowe łożysko magnetyczne według zastrz. 1, znamienne tym, że magnesy trwałe (M) umieszczone są w otworach nabiegunników.