Главная Электромагнитные устройства



ший дисковый (кольцевой) ротор 2, подвешенный в магнитном поле статора I. Статор состоит из трех концентрических кольцевых сердечников 9, 10, 11, выполненных из ленточной электротехнической стали, имеющих на торцевых поверхностях радиальные ряды зубцов 7, 5, 3, на которых размещены по шесть катушек фаз обмоток с последовательной круговой перестановкой фаз по радиусам на соседних рядах зубцов (рис. 7.8,6). При подключении обмоток к сети трехфазного напряжения в статоре / возбуждаются магнитные поля (рис. 7.8, е); бегущие по окружности (вращающиеся) и бегущие по радиусам в противоположные стороны. Под действием этих полей в роторе 2 наводится ЭДС и протекают трехфазные вихревые токи, взаимодействующие с магнитными полями статора. В результате создаются силы отталкивания и дисковый ротор 2 подвешивается в магнитном поле статора, силы вращения, вращающие ротор вокруг вертикальной оси, а также равные силы, направленные по радиусам в разные стороны, при отсутствии смещения ротора взаимно уравновешенные, а при боковом смещении ротора возвращающие ротор в соосное положение. Таким образом, ротор 2 автоматически стабилизируется относительно вертикальной оси.

Электромагнитный подвес шарового магнитопроводящего ротора (рис. 7.9).

Подвес содержит статор /, выполненный в виде магнитопровода из четырех зубчатых линейных элементов, установленных по сторонам квадрата и имеющих в пазах каждого элемента многофазные обмотки по типу обмоток дуговых статоров. Активная поверхность статора выполнена сферической. Ось вращения ротора 2 совпадает с осью вращения магнитного поля двух сторон магнитопровода, следовательно, момент вращения двигателя максимален. Плоскости симметрии пазов и зубцов противоположных сторон магнитопровода статора проходят через ось вращения ротора. На рис. 7.9 X, Y, Z - оси вращения ротора. Устройство может быть обращенного типа, т. е. активная поверхность статора выполняется в виде выпуклой сферы, а ротор полым, в виде части сферы, охватывающей статор снаружи. Такое исполнение может быть применено в устройствах разворота.

Активная поверхность статора может быть выполнена плоской, в этом случае якорь выполняется в виде плоской плиты или пластины.



Рис. 7.9. Электромагнитный подвес шарового магнитопроводящего ротора

Рис. 7.10. Электромагнитный подвес немагнитного полого ротора




Рис. 7,11. Шаровой электродвигатель-маховик

Электромагнитный подвес немагнитного полого ротора (рис. 7.10). Устройство характеризуется большей мощностью, быстродействием, равномерностью двухкоординатного вращения ротора. В этом устройстве ротор / выполнен немагнитным, полым, в виде части сферы - незамкнутой оболочки. Магнитопровод ста-тора выполнен в виде двух частей (внешней 2» и внутренней 3), размещенных друг против друга по обе стороны от поверхности ротора, причем пазы одной части магнитопровода статора взаимно перпендикулярны пазам другой его части. В пазах статора уложены многофазные обмотки (не показаны). Части магнитопровода статора могут быть выполнены круглыми. В этом случае устраняется продольный краевой эффект и магнитопровод может быть выполнен из магнитодиэлектрика. При подаче питания на многофазную обмотку в одной из частей магнитопровода происходит вращение ротора вокруг соответствующей оси. Ротор и части статора могут быть выполнены также плоскими. При таком исполнении устройство обеспечивает двухкоординатное перемещение в плоскости плоского листа (пластины) из немагнитного материала (например, алюминия, меди).

Шаровой электродвигатель-маховик (рис. 7.11). Характерным примером использования электромагнитного подвеса в КА является шаровой двигатель-маховик (ШДМ), открывший принципиально новое направление в создании маховичных систем активной трехосной ориентации, переориентации и стабилизации КА и орбитальных станций типа «Салют», «Союз» практически без расхода реактивного топлива. По принципу действия ШДА1 является асинхронным ЭД. Ротор-маховик выполнен в виде шара и удерживается (центрируется) внутри статора трехфазного ЭД в магнитном поле шести ЭМ, размещенных попарно в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Автоматическое поддержание зазора между ротором и статором осушествляется регулированием тока (силы) ЭМ по сигналам шести индуктивных датчиков положения. Ротор приводится во вращение шестью дуговыми статорами, также расположенными попарно на корпусе в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Каждая пара ста-торных дуг эквивалентна одному одноосному статору. Отсутствие механических опор позволяет ротору вращаться вокруг любой оси, проходящей через центр его массы. Измерение частоты и направления вращения ротора по трем осям производятся тремя тахогенераторами. В ШДМ, в отличие от одноосных маховиков, не возникают гироскопические моменты при пространственном вращении станции, что существенно облегчает построение высокоточной системы ориентации. Благодаря отсутствию механических опор ШДМ имеет практически неограниченный ресурс работы. Основные технические данные ШДМ:



Максимальный кинетический момент, Н-м-с .... 200

Управляющий момент, Н-м......... 3

Диаметр ротора-маховика, м . 0,64

Частота вращения ротора, мин- ....... 800

Потребляемая мощность системы электромагнитного подвеса, Вт.............. 20

Масса, кг.............. 230

Гиросиловой комплекс управления. На базе управляемых БЦВМ двухстепенных гиросиловых стабилизаторов - гиродинов с электромагнитным подвесом ротора он используется для активной трехосной стабилизации орбитальных станций типа «Мир».

Оптимальный комплекс из шести гиродинов, установленных по схеме додекаэдр, обеспечивает наилучшую управляемость орбитальной станцией и возможность сохранения работоспособности при отказе одного и даже двух любых гиродинов. Функционально (рис. 7.12) гиродин объединяет три самостоятельные системы: электропривод роторов, электропривод гироузла и электромагнитный подвес ротора. Система электромагнитного подвеса обеспечивает центрирование ротора посредством линейного управления силами ЭМ по сигналам индукционных датчиков положения ротора и сигналу скорости прецессии при всех режимах работы в условиях невесомости и при действии силы тяжести. Основные технические данные гиродина:


Аппаратура датииков углового положения

Сигнал

\Annapomypa электрона г-нитнык под-\ uiunnuHoff

\finnapomypa привойо главнай оса

двигатель

Тахогенератор

Аппоротура привода прецессии

попожения гироузла

Сигнал I требу епой pCj- скорости прецессии

Команда

разгона

ротора

Сигнал тредуепой енорости прецессии

Рис. 7.12. Функциональная схема гиродина: / - датчик; г -ЭМ; 3 -ротор; 4 -двигатель; S - тахогенератор



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 [64] 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116


0.0111