Определение зоны допустимых перемещений ротора электродвигателя-маховика с активным магнитным подвесом

Приведены основные преимущества активных магнитных подшипников при использовании их в качестве опор роторов электродвигателей-маховиков систем ориентации и стабилизации космических аппаратов. Обоснована необходимость в устройстве арретирования, обеспечивающем жесткую механическую фиксацию ротора относительно корпуса электродвигателя-маховика не только при его транспортировке и выводе космического аппарата на орбиту, но и при возникновении нештатных ситуаций в процессе орбитальной эксплуатации. Предложено устройство арретирования, содержащее страховочные подшипники, установленные на конических фиксаторах, перемещающихся в осевом направлении под действием сил притяжения электромагнитов и постоянных магнитов. Разработана методика определения требуемого перемещения фиксаторов, при котором одновременно обеспечивается бесконтактная левитация ротора в магнитном поле в штатном режиме работы и исключается возможность контакта ротора со статорными элементами системы активного магнитного подвеса в аварийных ситуациях. Рассматриваются различные варианты смещения ротора относительно его номинального положения: поступательные перемещения, повороты вокруг поперечной оси электродвигателя-маховика, а также случаи одновременного поступательного и углового перемещения. Исходя из характера динамического поведения вращающегося ротора в активном магнитном подвесе, рассчитываются результирующие колебания ротора, представляющие собой сумму колебаний его центра масс вдоль поперечных осей, обусловленных остаточной статической неуравновешенностью, и угловых колебаний вокруг данных осей под действием моментной неуравновешенности. В ходе анализа вынужденных колебаний и частотного анализа ротора рассчитываются собственные частоты, соответствующие им моды колебаний и амплитудные значения перемещений элементов ротора с учетом коэффициента жесткости системы активного магнитного подвеса. Разработанная методика позволяет не только судить о достаточности осевого перемещения фиксаторов устройства арретирования, исключающего возможность контакта ротора и статорных элементов системы активного магнитного подвеса, но и проверить отсутствие контакта вращающегося ротора с другими элементами электродвигателя-маховика, например, статорами электродвигателя и датчиком положения ротора.