РАДИАЛЬНО-АКСИАЛЬНЫЙ ПОДШИПНИК

РАДИАЛЬНО-АКСИАЛЬНЫЙ ПОДШИПНИК


RU (11) 2176039 (13) C2

(51) 7 F16C32/04, H01F13/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2001.11.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 99103880/09 
(22) Дата подачи заявки: 1999.02.23 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.02.23 
(43) Дата публикации заявки: 2000.12.10 
(45) Опубликовано: 2001.11.20 
(56) Аналоги изобретения: Постоянные магниты. Справочник под ред. Ю.М.Пятина, изд. второе. - М.: Энергия, 1980, с.158, рис. 2-23б. RU 2076428 С1, 27.03.1997. SU 847443 А, 15.07.1981. JP 8045737 А2, 16.02.1996. JP 2062010 А2, 01.03.1990. US 6002184 А, 14.12.1999. DE 2515608 А1, 30.09.1976. DE 2527104 А1, 08.01.1976. 
(71) Имя заявителя: Уфимский государственный авиационный технический университет 
(72) Имя изобретателя: Фридман Б.П.; Жернаков В.С.; Фридман О.Б. 
(73) Имя патентообладателя: Уфимский государственный авиационный технический университет 
(98) Адрес для переписки: 450000, г.Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12, УГАТУ, патентный отдел 

(54) РАДИАЛЬНО-АКСИАЛЬНЫЙ ПОДШИПНИК 
Изобретение относится к приборостроению - к магнитным системам фиксации подвижных узлов измерительных устройств. В радиально-аксиальном подшипнике, содержащем конусный ротор и цилиндрический с конусной выемкой статор, указанные ротор и статор намагничены единовременно при их совмещенном положении и совместном помещении в осевое магнитное поле соленоида. Создаваемая при этом конфигурация контуров и магнитных полей, излучаемых ротором и статором подшипника, обуславливает возрастающую со сближением элементов плотность суммарного магнитного потока в рабочем зазоре магнитной системы. Техническим результатом является улучшение статических и динамических характеристик магнитных фиксаторных узлов. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к приборостроению и машиностроению и может быть использовано в узлах магнитной фиксации подвижных частей измерительных приборов и электромеханических преобразовательных систем.
Известен магнитный подшипник для электродвигателя по а.с. СССР N 847443, МКИ H 02 K 5/16, содержащий установленные на роторе и статоре двигателя радиальные подшипники, устройство осевой стабилизации ротора, выполненное в виде неподвижного кольцевого магнита с осевым намагничиванием, взаимодействующего с кольцевым магнитом, установленным на роторе, и механический упор для вала ротора, причем радиальный подшипник, установленный на роторе, смещен по оси ротора в сторону неподвижного кольцевого магнита относительно радиального подшипника, установленного на статоре.
Недостатками указанной подшипниковой системы являются ее многоэлементность и громоздкость, а также трудоемкость выполнения и структурная сложность, сочетающаяся с наличием у известного объекта существенных энергетических потерь, обусловленных присутствием в системе механического упора. Это исключает целесообразность использования известного объекта в приборостроении.
Наиболее близким к изобретению из арсенала существующих средств рассматриваемого назначения и класса является радиально-аксиальный магнитный подшипник Стеттлера, описанный в справочнике "Постоянные магниты"./ Под ред. Ю.М.Пятина, изд. второе. - М.: Энергия, 1980, с. 158, рис. 2-23,б.
Указанный подшипник, совмещающий возможность радиальной центровки ротора с воздействием на него осевого усилия (в виде подъемной силы в осевом направлении), содержит радиально намагниченные во взаимно встречных направлениях ротор конической формы и цилиндрический статор с конусообразной выемкой.
Недостатки этого подшипника состоят в том, что по мере сближения центров его ротора и статора осевое отталкивающее усилие, действующее на ротор, не только не возрастает, но и снижается, - что резко ограничивает динамический диапазон упругих радиально-осевых перемещений и аксиальной устойчивости известного магнитного подшипника.
К недостаткам известного подшипника-прототипа Стеттлера следует отнести также технологическую сложность радиального намагничивания его составных элементов, в особенности конусного ротора при его сплошном исполнении.
В этой связи задача, поставленная при создании представленного технического решения, состояла в устранении указанных недостатков и ограничений прототипа за счет расширения динамического диапазона упругих осевых перемещения ротора подшипника и обеспечения прогрессивно возрастающей осевой и радиальной жесткости подшипника при сближении его ротора и статора - вплоть до их соприкосновения - с приданием подшипнику левитационных свойств в сочетании с технологическим упрощением процесса изготовления подшипника (процесса намагничивания его частей).
Решение указанной задачи достигается тем, что у радиально-аксиального подшипника, составленного соосно расположенными магнитотвердыми коническим ротором и цилиндрическим с конусной выемкой статором, ротор и статор намагничены единовременно при их совмещенном положении и совместном помещении в осевое магнитное поле соленоида.
На прилагаемом чертеже представлена конструкция и схематическая конфигурация магнитных полей заявляемого подшипника.
Как видно из чертежа, конусный ротор 1 подшипника его цилиндрический с конусной выемкой статор 2 намагничены однонаправленно - в общем для элементов 1 и 2 направлении, вдоль продольной оси 0-0' подшипника.
При этом линиями 3 и 4 магнитной индукции, исходящими соответственно из ротора 1 и статора 2, в рабочем диамагнитном (воздушном) зазоре 5 подшипника создается повышенная объемная плотность магнитного потока, обусловленная сложением в пределах воздушного зазора магнитных силовых линий, принадлежащих обоим магнитным контурам - 3 и 4.
Сгущение указанных линий магнитной индукции в рабочем диамагнитном зазоре 5 по мере сближения центров ротора 1 и статора 2 создает возрастающее выталкивающее усилие P, воздействующее на ротор 1 в осевом направлении 0-0'.
Благодаря наклонно-конусному расположению уплотненных магнитных силовых линий, образуемых совпадающими по направлению в рабочем зазоре 5 и суммирующимися в этом зазоре линиями магнитной индукции 3 и 4, излучаемыми соответственно ротором 1 и статором 2 подшипника, возрастающая осевая жесткость заявляемой системы, сопутствующая сближению ротора и статора, сочетается также с соответственно возрастающей радиальной устойчивостью подшипника.
Таким образом, в противоположность убывающей со сближением ротора и статора осевой жесткости известного радиально-аксиального магнитного подшипника-прототипа заявляемый подшипник не только не снижает своей осевой жесткости по мере сближения ротора и статора, но наоборот - повышает ее, сочетая это с возрастающей радиальной устойчивостью магнитной системы, - чем полностью устраняются охарактеризованные выше ограничения и недостатки известного прототипа.
Существенное повышение качества рабочих характеристик заявляемого магнитного подшипника совмещается при этом также с технологическим упрощением и повышением эффективности самого процесса намагничивания подвижного и неподвижного элементов магнитной системы подшипника.
Так, в отличие от базового объекта-прототипа, где радиально-круговое намагничивание статора и встречное радиально-круговое намагничивание сплошного конусного ротора представляют собой значительные технологические трудности и не обеспечивают даже при наличии достаточно сложной специальной оснастки равномерного и строго радиального намагничивания составных элементов известного объекта-прототипа, - в отличие от этого согласное по направлению соосное намагничивание компонующих элементов заявляемого подшипника может быть произведено как раздельно, так и одновременно при совмещении положения ротора и статора, помещаемых в простейшее осевое магнитное поле линейного соленоида, - что определяет и максимальное технологическое удобство, и простоту процесса намагничивания элементов заявляемого подшипника.
Касаясь признаков, отличающих предлагаемый подшипник от его известного прототипа и состоящих в однонаправленном намагничивании как ротора 1, так и статора 2 вдоль общей для них продольной оси подшипника (в едином направлении), следует указать, что сходный признак, характеризующий направления намагничивания ротора и статора, имеет место и в одном из известных технических решений - в радиально-аксиальном подшипнике Брайермана (см. справочник "Постоянные магниты". / Под ред. Ю.П.Пятина, изд. второе.- М.: Энергия, 1980, с. 158, рис. 2-23,а), где оба взаимодействующих концентрично расположенных магнитных элемента - цилиндрические сплошной ротор и полый статор также намагничены однонаправленно вдоль общей продольной оси подшипника, но где указанный сходный признак не создает тех новых свойств, которые он придает заявляемому объекту в присущем ему новом сочетании существенных признаков.
Новые свойства, проявляемые однонаправленным осевым намагничиванием конусного ротора и цилиндрического с конусной выемкой статора в заявляемом объекта, заключаются, как было показано выше, в обеспечении этим объектом как непрерывно возрастающей со сближением ротора и статора (вплоть до их соприкосновения) осевой жесткости магнитной системы, так и в обеспечении сопутствующего указанному сближению ротора и статора возрастанию радиальной устойчивости заявляемого подшипника, что обуславливает расширенный динамический диапазон упругих перемещений ротора в предлагаемом объекте, в то время как наличие указанного признака, отличающего заявляемый объект от прототипа, у упомянутого известного технического решения - радиально-аксиального подшипника Брайермана- не только не приводит к положительному эффекту, свойственному предлагаемому подшипнику и состоящему в повышении осевой и радиальной жесткости подшипника по мере сближения ротора и статора, но приводит у известного аналога к прямо противоположным свойствам - к убыванию жесткости магнитной системы (вплоть до нуля) по мере осевого сближения центров ротора и статора.
При этом нетрудно увидеть, что в отличие от известного аналога - магнитного подшипника Брайермана, где при совмещении центров ротора и статора усилие в подшипнике, то есть его жесткость, падает до нуля, - в заявляемом подшипнике такой признак, отличающий этот подшипник от прототипа, как однонаправленное согласное осевое намагничивание ротора и статора, приводит - в противоположность упомянутому аналогу (подшипнику Брайермана) - к непрерывному возрастанию осевой и радиальной жесткости системы при сближении ротора и статора, то есть к созданию левитационных свойств, не доступных ни указанном аналогу, ни прототипу.
То обстоятельство, что признаки, отличающие заявляемый объект от прототипа и состоящие в однонаправленном намагничивании ротора и статора предлагаемого подшипника в общем осевом направлении, сообщают заявляемому объекту качественно новые свойства и существенные преимущества по сравнению с известным техническим решением - аналогом, где сходные признаки вызывают прямо противоположный эффект, выражающийся в убывающей жесткости известного подшипника при сближении его соосно намагничивающих ротора и статора, - указанное обстоятельство свидетельствует о том, что признаки, отличающие заявляемый объект от прототипа, являются существенными, ибо в предлагаемой совокупности признаков, характеризующей заявляемый объект, они создают качественно новый, сверхсуммарный эффект, а потому полностью соответствуют всем критериям существенности отличительных признаков технического решения.
Применение предлагаемого радиально-аксиального магнитного подшипника в измерительной аппаратуре и приборах, создаваемых в УГАТУ для профильного электромагнитного контроля геометрических параметров изделий, а также для преобразования и исследования вибропроцессов и различных видов ускорений, практически подтвердило качественные преимущества заявленного магнитного подшипника по отношению к известным магнитно-фиксирующим средствам соответствующего назначения.
С учетом положительных результатов сопоставительных испытаний приборов, содержащих заявляемый объект, а также содержащих его прототип, предлагаемый магнитный подшипник принят к промышленному применению на предприятиях авиационной промышленности, авиационного приборостроения и транспортного машиностроения. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Радиально-аксиальный подшипник, составленный соосно расположенными магнитотвердыми коническим ротором и цилиндрическим с конусной выемкой статором, отличающийся тем, что ротор и статор намагничены единовременно при их совмещенном положении и совместном помещении в осевое магнитное поле соленоида.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к машиностроению, а именно способам изготовления, ремонта и обслуживания различных типов подшипников: подшипники качения и скольжения, магнитные подшипники, гидростатические подшипники, газостатические подшипники, способы формирования антифрикционной поверхности трения в подшипниках и др.


Новые технологии и изобретения. Подшипники качения и скольжения




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "закалка стекла" будет найдено словосочетание "подшипник качения". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("подшипник" или "качения").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+подшипник -качения".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "подшипник" будут найдены слова "подшипники", "подшипнику" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "подшипник!".


Рейтинг@Mail.ru