Особенности электродвигателей для гироскопов

1) Электродвигатель конструктивно объединен в одно целое с маховиком, который является носителем кинетического момента. Маховик содержит вынесенный на максимальный радиус обод, ступицу, посредством которой осуществляется посадка маховика на вал и жестко связывающую их диафрагму. Совокупность названных элементов, образующих маховик, ротор электродвигателя и вал будем называть гироротором. Гироротор является быстровращающимся элементом ГД, поэтому основные требования к его конструкции заключаются в обеспечении механической прочности, стабильности, однородности, монолитности и симметрии [1].

2) Для обеспечения при данных габаритах и весе наибольшего кинетического момента маховая масса ГД размещается на максимальном расстоянии от оси вращения. ЭД расположен внутри объема маховой массы. В этих условиях конструктивно более целесообразна обращенная конструкция ЭД – с вращающимся наружным ротором, которая и получила преимущественное распространение [1].

При переходе к обращенной конструкции масса двигателя увеличивается незначительно [5].

3) Для увеличения кинетического момента двигатели выполняются высокоскоростными. Их скорость чаще всего составляет 20...30 тысяч об/мин [1].

Высокая частота вращения двигателей переменного тока обеспечивается за счет высокой частоты питающего напряжения, которая должна быть увеличена до 400–2000 Гц при двух- и четырехполюсном исполнении гиродвигателя [5].

4) На валу гиродвигателей нет полезной нагрузки (М _в=0). Они работают в режиме холостого хода (КПД равен нулю). Развиваемый гиродвигателями электромагнитный момент расходуется на покрытие собственных потерь - механических потерь трения вращающегося маховика о среду, а также потери на трение в подшипниках [1]. Вся мощность, потребляемая ГД, идет на его нагрев [1].

Минимальное трение обеспечивается высокосовершенными подшипниками [3].

Поскольку трение в подшипниках очень мало, для приведения ротора гироскопа во вращение и для поддержания этого вращения обычно бывает достаточно маломощного электродвигателя [3].

5) Из-за большого момента инерции вращающихся частей ГД имеют относительно большое время разбега (разгона от состояния покоя до установившейся скорости). Так, если время разбега исполнительных двигателей при частоте питания 400...500 Гц составляет 0,05...0,15 с, то для ГД оно в десятки и сотни раз больше и обычно составляет от 3 до 100 секунд [1].

Время разбега гиродвигателя можно снизить за счет применения вакуума, водорода или гелия, при герметичном выполнении камеры гироскопа, что позволяет снизить потери на трение ротора в окружающей среде. Уменьшение времени разбега может быть также достигнуто повышением напряжения питающей сети на время пуска [5].

6) В гироскопических приборах диаметр ротора составляет 4–20 см (меньшее значение относится к авиационно-космическим приборам). Диаметры роторов судовых гиростабилизаторов измеряются метрами [3].

Дата добавления: 2015-10-02