Электродвигатель-маховик

Полезная модель относится к электродвигателям-маховикам и может быть использована в космической технике. Техническим результатом является снижение величины момента сопротивления вращению M_C маховика. Электродвигатель-маховик с симметричной схемой расположения маховика (подшипниковые опоры расположены с разных сторон маховика), содержит маховик, подшипниковые опоры, приводной электродвигатель и термокамеру, внутри которой установлены все узлы электродвигателя-маховика. Маховик, установлен в двух опорах, одна из которых является «защемленной» (осевое перемещение опоры относительно термокамеры отсутствует), выполненной на сдвоенных радиально-упорных шарикоподшипниках с предварительным натягом, а другая «плавающей» (имеет возможность осевого перемещения относительно термокамеры при тепловых расширениях), выполненной в виде одного радиально-упорного шарикоподшипника с предварительным натягом упругими элементами.

Полезная модель относится к электродвигателям-маховикам и может быть использована в космической технике.

Известен силовой гироскопический прибор [Patent US 7,997,157, G01C 19/30. «Control moment gyroscope»], в котором применяется электродвигатель-маховик с симметричной схемой расположения маховика (подшипниковые опоры расположены с разных стороны от маховика), содержащий маховик, выполненный составным (состоит из нескольких деталей), установленный в подшипниковых опорах, каждая из которых состоит из сдвоенных радиально-упорных шарикоподшипников, причем одна из опор является «защемленной» (осевое перемещение опоры относительно термокамеры отсутствует), а другая «плавающей» (опора имеет возможность осевого перемещения относительно термокамеры при тепловых расширениях), приводной электродвигатель, и вакуумируемую термокамеру, внутри которой установлены все узлы электродвигателя-маховика.

Недостатками такого электродвигателя-маховика являются большая масса, низкая жесткость маховика, невысокая собственная резонансная частота, большая величина момента сопротивления вращению M _C маховика.

Известен электродвигатель-маховик [Patent US 2011/0314958, B64G 1/28. «Tunable mass damper for use with a reaction wheel assembly»] с симметричной схемой расположения маховика (подшипниковые опоры расположены с разных стороны от маховика), выбранный в качестве прототипа, содержащий маховик, выполненный в виде единой детали, установленный в подшипниковых опорах, каждая из которых состоит из сдвоенных радиально-упорных шарикоподшипников с предварительным натягом, причем одна из опор является «защемленной» (осевое перемещение опоры относительно термокамеры отсутствует), а другая «плавающей» (опора имеет возможность осевого перемещения относительно термокамеры при тепловых расширениях), приводной электродвигатель и вакуумируемую термокамеру, внутри которой установлены все узлы электродвигателя-маховика

Недостатком такого электродвигателя-маховика является большая величина момента сопротивления вращению M_С маховика.

Достигаемым техническим результатом предполагаемой полезной модели является снижение величины момента сопротивления вращения M_C маховика.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом электродвигателе-маховике плавающая шарикоподшипниковая опора выполнена в виде одного радиально-упорного шарикоподшипника с предварительным натягом.

Предлагаемый электродвигатель-маховик позволяет, по сравнению с прототипом, снизить величину момента сопротивления вращения М_С маховика за счет уменьшения на ¼ общего количества шарикоподшипников, в которых установлен маховик, поскольку момент сопротивления в шарикоподшипниковых опорах M_ШО составляет значительную долю момента сопротивления вращения M_C, а величина аэродинамического момента сопротивления вращения M_A не велика, т.к. вращение маховика происходит в разряженной среде (вакууме), причем величина момента сопротивления вращения, зависящего исключительно от геометрии маховика и термокамеры, а также состава и давления газовой среды в термокамере, остается неизменной (M _A=const) при любом количестве шарикоподшипников, в которых установлен маховик.

На фиг. изображено меридиональное сечение электродвигателя-маховика.

Электродвигатель-маховик содержит маховик А, состоящий из обода маховика 1, вала 2, диска 3, выполненных в виде единой детали. Маховик А установлен в двух подшипниковых опорах Б, В таким образом, чтобы маховик А имел возможность вращаться вокруг оси OZ. Опора Б является «защемленной». Она состоит из двух радиально-упорных шарикоподшипников 4 жестко установленных на валу 2 маховика А. Предварительный натяг в опоре создается фланцами 5, 6, причем эти фланцы препятствуют осевому перемещению опоры относительно термокамеры. Опора В является «плавающей». Она состоит из одного радиально-упорного шарикоподшипника 7, установленного на валу 2 маховика А. Предварительный осевой натяг в опоре В создается упругими элементами 8 установленными во фланце 9, причем между фланцем 9 и шарикоподшипником 7 обеспечивается гарантированный воздушный зазор , который позволяет компенсировать тепловые расширения гермокамеры 10 без заклинивания шарикоподшипников 4, 7. Внутри термокамеры установлен приводной двигатель 11. Электропитание и сигналы управления подаются через разъем 12. На термокамере 10 сформирована посадочная плоскость, на которой имеются резьбовые отверстия для крепления электродвигателя-маховика.

Устройство работает следующим образом. Вращение маховика А осуществляется приводным электродвигателем. При подаче питания на приводной электродвигатель начинается вращение маховика А, который при своем вращении генерирует знакопеременный (в зависимости от направления вращения) кинетический управляющий момент, пропорциональный скорости вращения маховика А.

Электродвигатель-маховик с симметричной схемой расположения маховика, содержащий маховик, установленный на сдвоенных радиально-упорных шарикоподшипниках с предварительным натягом, причем одна из опор является "защемленной", с отсутствием ее перемещения относительно гермокамеры, а другая - "плавающей" с наличием перемещения опоры относительно гермокамеры при тепловых расширениях, приводной электродвигатель и вакуумируемую гермокамеру, внутри которой установлены все узлы электродвигателя-маховика, отличающийся тем, что "плавающая" опора выполнена в виде одного радиально-упорного шарикоподшипника с предварительным натягом упругими элементами.