Особенности конструирования и технологии изготовления бесконтактных электродвигаталей постоянного тока для космической техники

• Автор: Михайлов, Евгений Михайлович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 57 с. : ил.; 20х15 см

Конкретные отечественные разработки г области ракетной шшш осуществлялись уже £ 1948 г. (ракет Р-1, Р-5), а пуски первых межпиа-негных аппаргтов "Луна-1" и "Венера-1" состоялись еще до полета Гагарина (1961 г.).
Уже с появлением первых ракет возникла потребность 6 экеигроцри-
водах посте шпога тока малой мощности с магиаш габаритио-вссошми по- - * *
казатешшн.
Первым на этот запрос откликнулся ВНИИЭМ (в те годы НИИ-627), создав в 1956-59 гг. первую в стране серию коллекторных шораэтесг-родвигателей достоянного тока /.(ИМ с возбужденней от гастояшшх мятая-

ТОО. * '*
С последующим внедрением серии на Воронежском заводе в серийное производство, она получила широкое распространение в ракетно-космической технике.
Однако, как любому электродвигателю (ЭД) достоянного‘тока, имеющему щеточно-коллекторный узел, ДПМ был присущ неизбежный порох - кл-лый ресурс при невозможности замены щеток в эксплуатации. Дри частоте вращения 4-6 тыс. 1/кин ресурс едва достигал 1000 ч, что не молю удовлетворить создателей космических аппаратов (КА) уже © конце 50-х годов.
Наличие щеточно-коллекторного узла » ЭД постоянного тока усяшгая-т и технические решения узлов и систем для КА. Так, при ооздшии йяектронаеосных агрегатов (ЭНА) для систем терморегулирования КА, агрегаты имели магнитные муфты, герметично отделяющие ЭД от насоса, а ибор низкой частоты вращения (2500 I/мне), с целью увеличения ресурса ддеточно-колнехторного узла, приводил к необходимости незкшзошшш '.гэкономичталх и нетехшлошчнш: Еяестешчйшх васодоа.
Наработка коллекторных ЭД в вакууме исчислялась 100-200 ч, при дорогостоящих конструкторско-тсжшлопгчесшх уошщрешмх.
Проблема была налицо, и в 1960 г. ВНИИЗМ первым из российских предприятий создал бесконтактный электродвигатель постоянного тока (5ДГГГ), з котором щеточно-коллекторный узел заменен электронным блоком-коммутатором обмоток статора. Как теперь широко известно, это обращенная электрическая машина постоянного тока с постоянными магнитами на роторе и неподвижной обмоткой на статоре, сохранившая практически все характеристики классического ЭД постоянного тока. Для управления работой коммутатора в БДПТ появился новый функциональный узел - датчик положения ротора (ДПР).
Позднее разработкой БДПТ стали заниматься НИИЭМ г. Воронеж,-ВНИИМЭМ. и ВНИЙМАШ г. Санкт-Петербург, НПО «Полюс» г. Томск, МЭЙ и МАИ г Москва. Из зарубежных фирм, занимающихся БДПТ известны Siemens (ФРГ)» Canon Seiki Со (Япония), Philips (Голландия), Evershed LTD (Англия), General Electric Corp. (США), CSF (Франция) - всего около тридцати фирм.
Несмотря та присущие первым БДПТ недостатки, проблемы повышения ресурса, частоты вращения, работы в вакууме или агрессивных средах были, в принципе, решены. *
В дальнейшем, по мере развития космической техники и появление v-ее новых требований к БДПТ, были разработаны несколько поколений их, а также специальные электромеханические устройства на их базе, при постоянном приоритете повышения ресурса.
С 1958 г. и пс настоящее время автор принимал непосредственное участие в создании упомянутой техники, работая во ВНИИЭМ в качестве конструктора, ведущего конструктора, начальника конструкторского сектора, лш.тчащгштя отдела.
В процессе конструкторских разработок, внедрения в производство и эксплуатацию БДПТ, автором решались следующие-задачи:
1JИсследование и экспериментальные работы по минимизации потерь в элементах конструкции БДГГГ;
5.2. Осевые подпятники ротора.
Для уравновешивания осевых сил, создаваемых колесами центробежных насосов, предусмотрено выполнение ЭНА с двумя насосами, расположенными с обеих сторон ЭД.
В случае применения одного насоса, а также для компенсации разброса осевых сил двух иасосоз в Б ДТП' предусмотрены осевые магнитные подпятники. Каждый из них представляет собой пару встречно намагниченных в осевом направлении магнитов ШРеВ в виде шайб.
Как вращающийся на роторе, так и неподвижный на корпусе, магниты каждой тары заключены » магнитопроводящие каппы. Они образуют на торцах своего внутреннего и внешнего контура пучности магнитного потока, повышающие крутизну характеристики подпятников. Одновременно они защищают магниты от механических повреждений и химического воздействия хащкостей.
Подпятник из магнитов с размерами 0x6x1= 19x10x3 развивает при нулевом зазоре усилие отталкивания 2,5-2,8 кг. При смещении ротора в осевом направлении на величину зазора в подпятнике 0,4 мм (в это время зазор во втором подпятнике достигнет 0,8 мм) суммарная жесткость пары подпятников составляет 10 кг/мм (рис.9).
5.3. Общая характеристика ЭД ДБ-64-90-6Г.
Электродвигатель по конструкции аналогичен двигателям БК-2, т.е. имеет совмещенный с силовой частью ДПР и герметичную гильзу, ротор четырех полюсный с редкоземельными магнитами, коммутатор отдельный.
Для дополнительной очистки жидкости, поступающей ю насоса в приемные камеры каждой опоры двигателя, в них установлены фильтры тонкой очистки (размер ячейки 20 мкм). Жидкость, поступающая из приемных камер через жиклеры в "карманы" подшипника и отработанная в нем, через каналы в корпусе ЭД и насоса возвращается на входной патрубок насоса (рис.10). В принципе, ресурс опор зависит только от чистоты жидкости, а также числа