Основные расчетные соотношения и характеристики муфт скольжения. Теория электромагнитных муфт скольжения наиболее полно развита в трудах Т. А. Щетинина.
50 МПа удается получить Япр»50 кВ/мм. Однако и в этом случае потери на трение уменьшают КПД генератора до 60% и ниже, что недопустимо.
Наибольшие перспективы имеют, по-видимому, емкостные генераторы с вакуумной изоляцией. Глубина вакуума должна быть такой, чтобы длина свободного пробега молекул остаточного газа заметно превышала характерный размер зазора между статорны-ми и роторными пластинами. Обычно хорошие изоляционные качества при зазорах миллиметрового диапазона обеспечиваются уже при давлениях 10~3 мм рт. ст. и ниже. Допустимые напряженности при этом достигают 30... 40 кВ/мм. Важно отметить, что в вакууме пробивная напряженность Е„р зависит от зазора б примерно как ^пр^б"0'5, поэтому желательно иметь предельно малые зазоры между вращающимися и неподвижными пластинами. Эта закономерность хорошо согласуется с необходимостью обеспечивать малые зазоры между пластинами для увеличения их емкости.
Реализация емкостных генераторов как со сжатыми газами, так и с вакуумом в нормальных условиях требует герметизации их рабочего объема, что приводит к существенному усложнению конструкции и снижению надежности генераторов.
Особые перспективы перед емкостными генераторами открываются при их использовании в космических энергоустановках, где имеется естественный глубокий вакуум. Подобные емкостные генераторы могут оказаться эффективным источником высокого напряжения (10...100 кВ) для питания ионных электрореактивных двигателей, космических технологических устройств и т. п. Проблемы, связанные с использованием высокооборотных подшипников, работающих в вакууме при повышенных температурах, могут решаться путем применения сухой пленочной смазки или использованием газовых опор. По предварительным оценкам представляется возможным создать емкостные генераторы для работы в естественном вакууме с удельной массой /п*ж0,5...1 кг/кВт и КПД т)« «95 ...98% при мощностях 10... 100 кВт и выходных напряжениях 10...100 кВ.
§ 9.5. Бесконтактные электрические машины с упругим креплением подвижного элемента
Один из наиболее уязвимых элементов электродвигателя любого типа—подшипниковый узел, обладающий повышенной интенсивностью отказов и ограничивающий использование двигателя по допустимым пределам изменения температуры, давления, химического состава окружающей среды и т. п.
' Для некоторых применений (например, в инструментальной технике, медицинской и технологической аппаратуре, робототехнике, моментокомпенсирующих и шаговых механизмах и т. п.) могут оказаться перспективными электродвигатели с упругим креплением
подвижного элемента, не имеющие подшипников. Такие двигатели менее чувствительны к условиям окружающей среды, поэтому обладают в ряде случаев более широкими функциональными возможностями по сравнению с двигателями обычного исполнения.
Бесподшипниковые двигатели способны создавать вращательное и возвратно-поступательное движение, обеспечивать непосредственное перемещение нагрузочного элемента по сложным траекториям без применения специальных кинематических звеньев. На их основе могут реализовываться тахометрические устройства и бесподшипниковые насосы. Двигатели отличаются высокой приемистостью и быстродействием, хорошо приспособлены для работы в шаговом режиме благодаря малой инерции невращающегося подвижного элемента, позволяют устранить акустические шумы, создаваемые подшипниками.'
Недостатки двигателей с упругим креплением подвижного элемента связаны главным образом с пониженными энергетическими показателями из-за малых скоростей перемещения активных участков подвижного элемента и с недостаточной степенью разработанности в настоящее время опор для подвижного элемента. /
Основная идея бесподшипникового двигателя с упругим креплением подвижного элемента (условно именуемого ротором) состоит в том, что ротор фиксируется с помощью упругой опоры так, что под действием электромагнитных сил он может совершать циклические перемещения, передаваемые нагрузке в виде вращательного момента, знакопеременной линейной силы или силы, действующей вдоль более сложной заданной траектории. Заметим, что подобные устройства по характеру движения подвижного элемента имеют многочисленные естественные аналоги в природе, отличающиеся высокой эффективностью работы. Ясно, например, что человеческая рука создает самые разнообразные формы движения, в том числе вращательного, не вращаясь вокруг собственной оси; аналогично движутся крылья птиц и т. п.
Замена подшипникового узла опорой, испытывающей сложную периодическую деформацию, связана с решением специфических конструкторско-технологических задач, направленных на обеспечение приемлемых надежности и ресурса опор. Такие задачи составляют предмет самостоятельного исследования. Однако, исходя из общеинженерных представлений, можно считать их принципиально разрешимыми, поскольку в технике существует большое число устройств с периодической деформацией витых и плоских пружин, сильфонов, мембран, эластичных амортизаторов и уплотнений, аналогичных обсуждаемым далее типам упругих опор.
Принцип работы. Рассмотрим вначале двигатели с коническим (вращательно-колебательным) перемещением вала, пригодные для использования в перемешивающих устройствах, медицинской аппаратуре, робототехнике и т. п. Одна из возможных конструкций двигателя показана на рис. 9.15. Ротор двигателя выполнен в виде
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.