Молодые уфимские ученые разработали перспективный гибридный магнитный подшипник

Страна

В студенческом конструкторском бюро (СКБ) №3 кафедры электромеханики Уфимского государственного авиационно-технического университета реализован проект гибридного магнитного подшипника (ГМП). Как отмечают сотрудники кафедры, проект был начат несколько лет назад исключительно из любопытства самих студентов и аспирантов. К настоящему моменту в бюро создан ГМП, в котором сочетаются магнитный подшипник на постоянных магнитах (МППМ) и активный магнитный подшипник (АМП). На основе нового подшипника разработано несколько перспективных конструкций.

Конструктивной особенностью всех безконтактных подшипниковых опор (БПО) является отсутствие контакта между валом и прилегающей к валу поверхностью опоры. Достигается это либо наличием газовой прослойки в зазоре газостатических и газодинамических подшипников, либо использованием противоположно направленных магнитных сил или, так называемой, «магнитной левитации» в подшипниках на постоянных магнитах и электромагнитных подшипниках.

«Магнитный подвес — это устройство, позволяющее левитировать изделию из магнитного материала, которое находится в магнитном поле, создаваемом катушками. Управление катушками осуществляется от специально собранной системы управления, — поясняет один из сотрудников СКБ № 3 Антон Меднов. — В перспективе магнитный подвес будет использован для левитации ротора электрической машины. Решение позволяет исключить подшипники в конструкции электрической машины и тем самым повысить её частоту вращения. А повышение частоты дает массу преимуществ».

СКБ-3 УГАТУ
СКБ-3 УГАТУ. Фото Антона Меднова.

Все виды БПО по отдельности имеют существенные недостатки и в современной инженерной практике их принято комбинировать для достижения наиболее приемлемых характеристик. Широко исследуются и применяются магнитомеханические (комбинация обычного пошипника и магнитного) и газомагнитные (газодинамический подшипник с электромагнитным) подшипники. В СКБ №3 обратили свое внимание на полностью магнитную систему (сочетание постоянных и управляемых электромагнитов), которая более перспективна для работы на всем диапазоне скоростей вращения и нагрузок целевых устройств.

Разработанная гибридная конструкция подшипника МППМ/АМП способна работать на частотах вращения 60 000 - 10 0000 об/мин, что позволяет использовать её в узлах бесконтактного вращения роторов высокоскоростных электромашин и других механизмов. По сравнению с имеющимися аналогами отечественного и зарубежного производства гибридные магнитные подшипники СКБ №3 обладают минимальными тепловыми потерями, низким энергопотреблением и лучшими массогабаритными показателями.

СКБ-3 УГАТУ
СКБ-3 УГАТУ. Фото Антона Меднова.

Сейчас над проектом трудится целая команда молодых ученых, участие в исследованиях принимают студенты старших курсов и научное руководство кафедры электромеханики УГАТУ. На основе гибридных магнитных подшипников изготовлено и испытано несколько перспективных конструкций, например, высокоскоростной магнитоэлектрический генератор на гибридном магнитном подвесе, который уже в опытном образце показал характеристики одного уровня с лучшими зарубежными аналогами.

За время работы по теме ГМП ученые защитили одну кандидатскую диссертацию и несколько дипломных работ. Опубликовано несколько десятков научных статей в рецензируемых зарубежных и российских научных изданиях. Получено около двух десятков патентов как на сами подшипники и узлы на их основе, так и на программное обеспечение требуемое для их расчета, оптимизации и управления работой в составе готовых изделий.

СКБ-3 УГАТУ
СКБ-3 УГАТУ. Фото Антона Меднова.

«Данная технология уже запатентована, — рассказывает старший преподаватель кафедры электромеханики УГАТУ Вячеслав Вавилов. — Результат проекта может использоваться в атомных реакторах, космическом оборудовании. Или в чем-то более приземленном – в стоматологии и хирургии».

В перспективе уфимские ГМП могут работать в составе самых ответственных узлов в авиации, космонавтике, высокоскоростных станках, мощных турбинах и криогенной технике. Дополнительным преимуществом разработок СКБ №3 УГАТУ является использование в них отечественных магнитных компонентов, конструкционных материалов и электронной элементной базы. Это открывает дорогу к использованию уфимских подшипников в оборонно-промышленном комплексе страны.

СКБ-3 УГАТУ
СКБ-3 УГАТУ. Фото Антона Меднова.
Гибридный магнитный подшипник
Одна из конструкций — Гибридный магнитный подшипник с компенсацией осевых сил
Предложенное устройство содержит: вал 1, корпус 2, внешнюю втулку 3, установленную в корпусе 2, внутреннюю втулку 4, установленную на валу 1, внешний кольцевой постоянный магнит 5 составляющей половину осевой длины внутреннего постоянного магнита 6, причем внутренний и внешний постоянные магниты запрессованы в внутреннюю 4 и внешнюю 3 втулки соответственно, посредством стопорных колец 7, ферромагнитные накладки 8, установленные на валу 1, радиальную электромагнитную систему управления 9, расположенную в корпусе 2 параллельно торцевым поверхностям внешний втулки 3, осевую электромагнитную систему управления 10 расположенную параллельно торцевым поверхностям вала 1.
Из патента РФ на полезную модель № 135378.

Добавить комментарий

Ограниченный HTML

  • Допустимые HTML-теги: <a href hreflang> <em> <strong> <cite> <blockquote cite> <code> <ul type> <ol start type> <li> <dl> <dt> <dd> <h2 id> <h3 id> <h4 id> <h5 id> <h6 id>
  • Строки и абзацы переносятся автоматически.
  • Адреса веб-страниц и email-адреса преобразовываются в ссылки автоматически.
CAPTCHA
А не робот ли вы случайно?
6 + 1 =
Решите эту простую математическую задачу и введите результат. Например, для 1+3, введите 4.