ITUD20060107A1 - STABILIZER DEVICE FOR ROTATING BODIES - Google Patents
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Abstract
Description
Descrizione del trovato avente per titolo: Description of the invention having as title:
"DISPOSITIVO STABILIZZATORE PER ORGANI ROTANTI" "STABILIZER DEVICE FOR ROTATING ORGANS"
CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION
II presente trovato si riferisce ad un dispositivo stabilizzatore per organi rotanti applicabile sostanzialmente ad un qualsiasi corpo rotante atto a trasmettere determinate coppie e potenze, per limitarne al massimo gli effetti di squilibrio e di instabilità dinamica che normalmente si verificano a causa della sua rotazione. In particolare, il dispositivo secondo il presente trovato ha particolare applicazione nell'industria cosiddetta pesante, ossia per la produzione di generatori di energia elettrica, sistemi di trivellazione off-shore, sistemi di condizionamento a rotazione veloce, turbopompe molecolari, pompe e compressori per l'industria chimica e petrolifera ad impatto corrosivo con rotore incamiciato, elettromandrini veloci, impianti di laminazione con sistema di controllo attivo delle vibrazioni, macchine rotative per la stampa e per la produzione della carta, ovvero per la produzione tessile od altro. The present invention relates to a stabilizer device for rotating members which can be substantially applied to any rotating body capable of transmitting certain torques and powers, to limit as much as possible the effects of unbalance and dynamic instability which normally occur due to its rotation. In particular, the device according to the present invention has particular application in the so-called heavy industry, i.e. for the production of electricity generators, off-shore drilling systems, fast rotation conditioning systems, molecular turbopumps, pumps and compressors for the '' corrosive impact chemical and oil industry with jacketed rotor, fast electrospindles, lamination plants with active vibration control system, rotary machines for printing and paper production, or for textile production or other.
II dispositivo secondo il presente trovato trova altresì vantaggiosa applicazione nell'industria aerospaziale e motoristica, nonché nei MEMS (Micro Electro Mechanical System) nell'ambito dell'elettronica delle telecomunicazioni. The device according to the present invention also finds advantageous application in the aerospace and motor engineering industry, as well as in MEMS (Micro Electro Mechanical System) in the field of telecommunications electronics.
STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE
È noto che un albero, od altro organo rotante, per la trasmissione di una determinata coppia e potenza, durante la sua rotazione, è normalmente sottoposto ad effetti di squilibrio ed instabilità dinamica che, se non contenuti, possono portare al suo collasso. It is known that a shaft, or other rotating member, for the transmission of a given torque and power, during its rotation, is normally subjected to dynamic imbalance and instability effects which, if not contained, can lead to its collapse.
È noto che per sopperire gli effetti di squilibrio ed instabilità dinamica, vengono di norma adottate differenti soluzioni costruttive ossia, mentre per contenere lo squilibrio si opera l'equilibratura del rotore con tecnologie di perfezionamento dell'assemblaggio e della distribuzione delle masse in fase di costruzione e manutenzione dello stesso, per l'instabilità dinamica il rimedio praticato è l'inibizione del funzionamento oltre la soglia di instabilità. It is known that in order to compensate for the effects of unbalance and dynamic instability, different construction solutions are normally adopted, i.e., while to contain the unbalance, the rotor is balanced with technologies for improving the assembly and distribution of the masses during construction. and maintenance of the same, for the dynamic instability the practiced remedy is the inhibition of the functioning beyond the instability threshold.
Per quest'ultimo aspetto è altresì noto adottare opportuni accorgimenti per aumentare il valore di soglia, sostanzialmente riducendo il più possibile ogni tipo di smorzamento associato alle parti in movimento e aumentando il più possibile lo smorzamento associato ai supporti statorici. For this latter aspect it is also known to adopt suitable measures to increase the threshold value, substantially reducing as much as possible any type of damping associated with the moving parts and increasing the damping associated with the stator supports as much as possible.
Nella pratica sì ha però che risulta largamente più attuabile l'aumento dello smorzamento associato ai supporti statorici, poiché forme di smorzamento quali quello strutturale, per cui la deformazione elastica del rotore produce una dissipazione per isteresi del materiale che lo costituisce, sono naturalmente associate ai materiali in rotazione, e pertanto non sono agevolmente controllabili. In practice, however, the increase in damping associated with stator supports is much more feasible, since forms of damping such as the structural one, whereby the elastic deformation of the rotor produces a dissipation by hysteresis of the material that constitutes it, are naturally associated with materials in rotation, and therefore are not easily controllable.
Da un punto di vista costruttivo lo smorzamento non rotante è attualmente applicato in letteratura e in commercio per mezzo di forme passive di dispositivi di smorzamento e stabilizzatori quali cuscinetti lubrificati o supporti meccanici a smorzamento viscoso, o, nelle soluzioni più moderne, tramite dispositivi magnetici a correnti indotte . From a constructive point of view, non-rotating damping is currently applied in the literature and on the market by means of passive forms of damping devices and stabilizers such as lubricated bearings or mechanical supports with viscous damping, or, in the most modern solutions, by means of magnetic devices with induced currents.
Sono anche noti dispositivi stabilizzatori di forma attiva, attuati tramite cuscinetti magnetici attivi, nei quali il rotore è di norma sospeso, equilibrato e smorzato per mezzo di coppie contrapposte di bobine percorse da corrente e controllate da un sistema elettronico esterno al dispositivo. Stabilizing devices of active form are also known, actuated by means of active magnetic bearings, in which the rotor is usually suspended, balanced and damped by means of opposing pairs of coils carried by current and controlled by an electronic system external to the device.
Particolarmente nei tradizionali cuscinetti magnetici attivi, vengono prodotte forze elettromeccaniche con regolazione elettronica della rigidezza ai fini del controllo dello squilibrio. Particularly in traditional active magnetic bearings, electromechanical forces are produced with electronic regulation of the stiffness for the purpose of controlling the unbalance.
In tutti i casi, al fine di garantire il massimo effetto sullo squilibrio, si considera la necessità di alimentare le bobine costituenti i cuscinetti magnetici, tramite corrente elettrica, la cui intensità e il verso di circolazione nel circuito di alimentazione sono tali da generare forze elettromeccaniche sul rotore, sincrone o debolmente subsincrone, rispetto all'eccitazione applicata dallo squilibrio, alla velocità di rotazione del rotore stesso. Tale condizione replica quanto avviene nei dispositivi passivi citati, dove altre forme di attuazione, ad esempio esercitate da fluidi, risultano appunto sincrone o subsincrone. In tutte le soluzioni note si ha però che, in caso di rotazione del rotore ad una velocità compresa nel suo campo subcritico, rispetto alla cosiddetta velocità di rotazione critica, ogni forma di smorzamento fornita dai dispositivi stabilizzatori noti ha come effetto soltanto lo smorzamento delle precessioni del rotore stesso intorno al suo asse di rotazione. In all cases, in order to ensure the maximum effect on the imbalance, the need is considered to power the coils constituting the magnetic bearings, by means of an electric current, whose intensity and the direction of circulation in the power supply circuit are such as to generate electromechanical forces. on the rotor, synchronous or weakly subsynchronous, with respect to the excitation applied by the unbalance, to the speed of rotation of the rotor itself. This condition replicates what happens in the passive devices mentioned, where other embodiments, for example exercised by fluids, are in fact synchronous or subsynchronous. However, in all known solutions, in the event of rotation of the rotor at a speed included in its subcritical range, with respect to the so-called critical rotation speed, any form of damping provided by known stabilizing devices has the effect only of damping the precessions. of the rotor itself around its axis of rotation.
Se invece la rotazione avviene in campo supercritico, di per sé favorevole per contenere gli effetti dello squilibrio, i dispositivi stabilizzatori noti, non garantiscono una indefinita stabilità dinamica per ogni valore di rotazione, anzi oltre la velocità di rotazione detta di soglia, si innesca l'instabilità dinamica dei moti di precessione del rotore, per crescita improvvisa dell'ampiezza di precessione, in forma esponenziale, che può provocare anche la rottura del rotore stesso. If, on the other hand, the rotation takes place in a supercritical field, which is in itself favorable for containing the effects of the imbalance, the known stabilizing devices do not guarantee an indefinite dynamic stability for each rotation value, indeed beyond the rotation speed called threshold, it triggers the dynamic instability of the precession motions of the rotor, due to a sudden increase in the precession amplitude, in exponential form, which can also cause the rotor to break.
La gravità del fenomeno è tale che oltre la soglia a qualunque velocità ruoti il rotore, l'instabilità dinamica è attiva. Il valore della velocità di soglia dipende dal rapporto tra lo smorzamento offerto dai dispositivi stabilizzatori noti, non rotanti, e quello introdotto dalle parti in rotazione, ossia principalmente dal rotore. The severity of the phenomenon is such that beyond the threshold at whatever speed the rotor rotates, the dynamic instability is active. The threshold speed value depends on the ratio between the damping offered by known non-rotating stabilizing devices and that introduced by the rotating parts, ie mainly by the rotor.
Uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo stabilizzatore che permetta di innalzare il valore della velocità di soglia del rotore, e che elimini sostanzialmente le condizioni di instabilità della rotazione nell'intervallo di velocità di esercizio, permettendo al rotore di ruotare in regime supercritico, in condizione di autocentramento, e in condizione di precessione stabile con notevole beneficio per i supporti. An object of the present invention is to provide a stabilizer device which allows to raise the threshold speed value of the rotor, and which substantially eliminates the conditions of rotation instability in the operating speed range, allowing the rotor to rotate in steady state. supercritical, in self-centering conditions, and in a stable precession condition with considerable benefit for the supports.
Altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo stabilizzatore che richieda un'energia ridotta per la stabilizzazione attiva, a parità di risultato con i dispositivi stabilizzatori noti, garantendo il minimo consumo. Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed altri scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato. Another object of the present invention is to provide a stabilizer device which requires reduced energy for active stabilization, with the same result with known stabilizer devices, ensuring minimum consumption. In order to obviate the drawbacks of the known art and to obtain these and other objects and advantages, the Applicant has studied, tested and implemented the present invention.
ESPOSIZIONE DEL TROVATO EXPOSURE OF THE FOUND
Il presente trovato è espresso e caratterizzato nella rivendicazione principale. The present invention is expressed and characterized in the main claim.
Le rivendicazioni secondarie espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell'idea di soluzione principale. The secondary claims disclose other characteristics of the present invention or variants of the main solution idea.
In accordo con il suddetto scopo, un dispositivo stabilizzatore secondo il presente trovato si applica ad un organo rotante provvisto di almeno un albero che ruota ad una determinata velocità ed in un determinato verso di rotazione. Il dispositivo stabilizzatore secondo il trovato comprende mezzi di stabilizzazione della rotazione, disposti attorno all'albero rotante ed atti a generare un campo elettrico o magnetico di stabilizzazione della rotazione dell'albero rotante stesso. In accordance with the above purpose, a stabilizer device according to the present invention is applied to a rotating member provided with at least one shaft which rotates at a determined speed and in a determined direction of rotation. The stabilizer device according to the invention comprises rotation stabilization means, arranged around the rotating shaft and capable of generating an electric or magnetic field for stabilizing the rotation of the rotating shaft itself.
Secondo un aspetto caratteristico del presente trovato, il dispositivo stabilizzatore comprende inoltre mezzi trasduttori associati ai mezzi di stabilizzazione, ed atti a rilevare i parametri sia dello scostamento radiale, sia della velocità, sia del verso di rotazione dell'albero rotante, ed in funzione di tali parametri rilevati a generare un segnale elettrico asincrono, rispetto alla velocità di rotazione del rotore stabilizzato, atto ad alimentare i mezzi di stabilizzazione della rotazione, affinché questi ultimi generino un campo elettrico o magnetico opposto ed equivalente ai parametri di rotazione rilevati. According to a characteristic aspect of the present invention, the stabilizer device further comprises transducer means associated with the stabilization means, and able to detect the parameters of both the radial deviation, both the speed and the direction of rotation of the rotating shaft, and as a function of these detected parameters to generate an asynchronous electric signal, with respect to the rotation speed of the stabilized rotor, suitable for supplying the rotation stabilization means, so that the latter generate an electric or magnetic field opposite and equivalent to the rotation parameters detected.
Il dispositivo stabilizzatore secondo il trovato è quindi di tipo attivo e genera automaticamente, ed in modo dinamico, un campo elettrico o magnetico contro-rotante la cui frequenza e forza sono selettivamente variabili in funzione dell'effettivo scostamento radiale della rotazione, della velocità e del verso di rotazione del rotore, in modo da stabilizzarne di volta in volta ed in modo selettivo, lo squilibrio e l'instabilità dinamica. La Richiedente ha sperimentato che la controrotazione equivalente del campo generato, rispetto alla rotazione del rotore risulta estremamente efficace per quanto riguarda la stabilizzazione della rotazione sia in regime supercritico che subcritico, innalzando notevolmente il valore della velocità di soglia per l'instabilità dinamica del rotore. The stabilizer device according to the invention is therefore of the active type and automatically and dynamically generates a counter-rotating electric or magnetic field whose frequency and force are selectively variable according to the effective radial deviation of the rotation, speed and direction of rotation of the rotor, so as to stabilize from time to time and selectively, the unbalance and dynamic instability. The Applicant has experienced that the equivalent counter-rotation of the generated field, with respect to the rotation of the rotor, is extremely effective as regards the stabilization of the rotation both in supercritical and subcritical conditions, considerably increasing the threshold speed value for the dynamic instability of the rotor.
Con il dispositivo secondo il presente trovato, infatti, il contributo di stabilizzazione necessario ad ottenere il valore di velocità di soglia del rotore, per sopperire all'instabilità dinamica ed allo squilibrio dovuti alla rotazione, è tanto minore quanto più forte è la rotazione opposta o contro-rotazione. With the device according to the present invention, in fact, the stabilization contribution necessary to obtain the threshold speed value of the rotor, to compensate for the dynamic instability and unbalance due to rotation, is the less the stronger the opposite rotation or counter-rotation.
Un vantaggio del presente trovato è quello di permettere un'integrazione dei comandi necessari alla stabilizzazione dell'instabilità e dell'equilibratura della rotazione. Infatti, con il presente trovato è possibile operare in modo tale da far risultare nel controllo sincrono la componente equilibrante e in quello non sincrono, e contro-rotante, quella stabilizzante. An advantage of the present invention is that of allowing an integration of the controls necessary for stabilizing the instability and balancing of the rotation. In fact, with the present invention it is possible to operate in such a way as to make the balancing component result in the synchronous control and the stabilizing component in the non-synchronous and counter-rotating one.
In una forma preferenziale di realizzazione del dispositivo secondo il presente trovato, i mezzi trasduttori comprendono due o più sensori di posizione disposti lungo due assi sostanzialmente ortogonali fra loro e che si intersecano con l'asse di rotazione del rotore, in modo da monitorare gli spostamenti radiali della precessione del rotore. I mezzi trasduttori comprendono inoltre un sensore di velocità, che in una forma di realizzazione preferenziale è un encoder ottico, il quale sensore rileva, oltre al valore della velocità di rotazione del rotore, anche il suo verso di rotazione. In a preferential embodiment of the device according to the present invention, the transducer means comprise two or more position sensors arranged along two axes substantially orthogonal to each other and which intersect with the rotation axis of the rotor, so as to monitor the displacements radials of the rotor precession. The transducer means further comprise a speed sensor, which in a preferential embodiment is an optical encoder, which sensor detects, in addition to the value of the rotation speed of the rotor, also its direction of rotation.
Vantaggiosamente, il dispositivo comprende inoltre un elemento di riferimento asimmetrico, a riferimento doppio e sfasato, montato sull'organo rotore in corrispondenza del sensore di velocità, per permettere a quest'ultimo una rilevazione del verso e della velocità di rotazione. Advantageously, the device also comprises an asymmetrical reference element, with double and out of phase reference, mounted on the rotor member in correspondence with the speed sensor, to allow the latter to detect the direction and speed of rotation.
In una prima forma di realizzazione preferenziale, i mezzi di stabilizzazione della rotazione comprendono una pluralità di bobine disposte angolarmente sfalsate attorno al rotore, le quali vengono alimentate normalmente ed in funzione del segnale emesso dai mezzi trasduttori, per generare un determinato campo magnetico controrotante. In a first preferential embodiment, the rotation stabilization means comprise a plurality of coils arranged angularly offset around the rotor, which are powered normally and according to the signal emitted by the transducer means, to generate a certain counter-rotating magnetic field.
Secondo una variante, ad esempio ottimizzata per l'applicazione del presente trovato in scala micrometrica, i mezzi di stabilizzazione della rotazione comprendono una pluralità di componenti alimentati elettricamente, i quali generano un voluto campo di forze elettrostatiche anziché magnetiche, ferma restando la contro-rotazione del campo generato, coordinata ai parametri di rotazione del rotore. According to a variant, for example optimized for the application of the present invention on a micrometric scale, the rotation stabilization means comprise a plurality of electrically powered components, which generate a desired field of electrostatic rather than magnetic forces, without prejudice to counter-rotation of the generated field, coordinated with the rotor rotation parameters.
ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI ILLUSTRATION OF DRAWINGS
Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui: These and other characteristics of the present invention will become clear from the following description of a preferential embodiment, given by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:
- la fig. 1 illustra schematicamente un organo rotante a cui è applicato un dispositivo stabilizzatore secondo il presente trovato; - fig. 1 schematically illustrates a rotating member to which a stabilizer device according to the present invention is applied;
- la fig. 2 illustra schematicamente il dispositivo stabilizzatore di fig. 1. - fig. 2 schematically illustrates the stabilizer device of fig. 1.
DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERENZIALE DI DESCRIPTION OF A PREFERENTIAL FORM OF
REALIZZAZIONE REALIZATION
Con riferimento alle figure allegate, un dispositivo stabilizzatore secondo il presente trovato, indicato nel suo complesso con il numero di riferimento 10, si applica per attuare una stabilizzazione della rotazione di un albero rotante 11, in modo da limitarne al massimo sia lo squilibrio che l'instabilità dinamica, smorzandone gli effetti di precessione attorno al suo asse di rotazione Z, che idealmente congiunge i supporti statorici dell'albero rotante 11 stesso. La freccia curva retinata in fig. 1 esemplifica il caso di una precessione prograda (o diretta) dell'asse di simmetria Z' dell'albero rotante 11 intorno all'asse di rotazione Z. With reference to the attached figures, a stabilizer device according to the present invention, indicated as a whole with the reference number 10, is applied to stabilize the rotation of a rotating shaft 11, so as to limit as much as possible both the imbalance and the dynamic instability, damping the precession effects around its rotation axis Z, which ideally joins the stator supports of the rotating shaft 11 itself. The halftone curved arrow in fig. 1 exemplifies the case of a prograde (or direct) precession of the axis of symmetry Z 'of the rotating shaft 11 around the axis of rotation Z.
Nella fattispecie, il dispositivo stabilizzatore 10 secondo il presente trovato comprende quattro bobine elettromagnetiche 12, 13 disposte a coppie angolarmente sfalsate fra loro a 90° e disposte attorno all'albero rotante 11, sostanzialmente coassiali al suo asse di rotazione Z. In this case, the stabilizer device 10 according to the present invention comprises four electromagnetic coils 12, 13 arranged in pairs angularly offset from each other at 90 ° and arranged around the rotating shaft 11, substantially coaxial to its rotation axis Z.
Rientra anche nell'ambito del presente trovato prevedere che il dispositivo stabilizzatore 10 possa prevedere un numero di bobine 12, 13 diverso da quattro, ad esempio otto, sedici o più, ottenendo comunque il medesimo risultato. It also comes within the scope of the present invention to provide that the stabilizing device 10 can provide a number of coils 12, 13 other than four, for example eight, sixteen or more, obtaining the same result in any case.
Il dispositivo stabilizzatore 10 comprende inoltre un gruppo trasduttore 15, associato all'albero rotante 11 e collegato elettricamente alle quattro bobine elettromagnetiche 12, 13. The stabilizing device 10 further comprises a transducer assembly 15, associated with the rotating shaft 11 and electrically connected to the four electromagnetic coils 12, 13.
Nella fattispecie, il gruppo trasduttore 15 comprende una coppia di sensori di posizione 16 e 17 ed un sensore di velocità 19 associati all'albero rotante 11, e due unità di comando 20 collegate a tali sensori 15, 16 e 19. In this case, the transducer assembly 15 comprises a pair of position sensors 16 and 17 and a speed sensor 19 associated with the rotating shaft 11, and two control units 20 connected to these sensors 15, 16 and 19.
In particolare, ogni sensore di posizione 16 o 17 è disposto in corrispondenza di un rispettivo asse radiale X o Y, al quale è anche allineata una corrispondente coppia di bobine elettromagnetiche e contrapposte 12 e 13, in modo che la relativa unità di comando 20 risulti collegata sia ai sensori 16 o 17, e 19, sia alla relativa coppia di bobine elettromagnetiche 12 e 13, in modo da effettuare una correzione proporzionata per ogni asse X, Y. Nel caso di specie, i due assi X e Y sono sostanzialmente ortogonali fra loro e all'asse di rotazione Z. In particular, each position sensor 16 or 17 is arranged in correspondence with a respective radial axis X or Y, to which a corresponding pair of opposite electromagnetic coils 12 and 13 is also aligned, so that the relative control unit 20 is connected both to sensors 16 or 17, and 19, and to the relative pair of electromagnetic coils 12 and 13, in order to carry out a proportionate correction for each axis X, Y. In this case, the two axes X and Y are substantially orthogonal between them and to the Z axis of rotation.
Ognuno dei due sensori di posizione 16, 17, è atto a rilevare uno scostamento della posizione dell'albero rotante 11 dall'asse di rotazione Z lungo il relativo asse X o Y, ossia a rilevare il valore di scostamento radiale del moto di precessione dell'albero rotante 11, ed emettere un relativo segnale elettrico di scostamento "x", "y". Each of the two position sensors 16, 17 is able to detect a deviation of the position of the rotating shaft 11 from the rotation axis Z along the relative X or Y axis, i.e. to detect the radial deviation value of the precession motion of the rotating shaft 11, and emitting a relative electrical deviation signal "x", "y".
Secondo una variante del presente trovato, qui non illustrata, al posto dei sensori di posizione 16 e 17 viene monitorata direttamente la variazione di riluttanza magnetica percepita dalle bobine 12 e 13, per allontanamento o avvicinamento dell'albero rotante 11. In tale tecnica, nota anche con il termine inglese di "self-sensing", si distingue il segnale in corrente che viene iniettato dall'attuazione da quello che la forza contro elettro motrice dell'albero rotante 11 debolmente applica quando questo si muove nel traferro. According to a variant of the present invention, not shown here, instead of the position sensors 16 and 17 the variation in magnetic reluctance perceived by the coils 12 and 13 is directly monitored, due to the moving away or approaching of the rotating shaft 11. In this technique, known also with the English term of "self-sensing", the current signal which is injected by the actuation is distinguished from that which the counter-electro-driving force of the rotating shaft 11 weakly applies when it moves in the air gap.
Il sensore di velocità è, nel caso di specie, un encoder ottico 19 disposto a lato dell'albero rotante 11 in una posizione non interferente con le bobine elettromagnetiche 12 e 13. Vantaggiosamente, sull'albero 11, in corrispondenza dell'encoder ottico 19, è prevista una tacchettatura asimmetrica, a riferimento doppio e sfasato, di tipo noto e non illustrata, che permettere il riconoscimento del verso di rotazione dell'albero rotore 11, oltre che la misura della sua velocità, tramite note tecniche, tra cui, ma non esclusivamente, quelle note nella tecnica come "off sensor", "off track" od altre. The speed sensor is, in this case, an optical encoder 19 arranged at the side of the rotating shaft 11 in a position that does not interfere with the electromagnetic coils 12 and 13. Advantageously, on the shaft 11, in correspondence with the optical encoder 19 , an asymmetrical notching, with double and offset reference, of a known type and not illustrated, is provided, which allows the recognition of the direction of rotation of the rotor shaft 11, as well as the measurement of its speed, by means of technical notes, including, but not exclusively, those known in the art as "off sensor", "off track" or others.
Ogni unità di comando 20 comprende un sommatore logico 21, un operatore di controllo 22, ed un amplificatore di potenza 23, ivi assumendo che i sensori di posizione 16 e 17 offrono un segnale opportunamente amplificato e compatibile con il formato dell'operatore logico in oggetto. Each control unit 20 comprises a logic adder 21, a control operator 22, and a power amplifier 23, assuming that the position sensors 16 and 17 offer a signal suitably amplified and compatible with the format of the logic operator in question. .
In ogni sommatore logico 21 vengono immessi i segnali elettrici di scostamento "x" o "y", emessi dal relativo sensore di posizione 16 o 17, per essere elaborati in funzione di un segnale di riferimento "r", che indica la condizione ideale di funzionamento dell'albero rotante 11. The electrical deviation signals "x" or "y", emitted by the relative position sensor 16 or 17, are entered into each logic adder 21 to be processed according to a reference signal "r", which indicates the ideal condition of rotary shaft operation 11.
In questo modo, per ogni asse X, Y controllato dai sensori di posizione 16 e 17, vengono ottenuti relativi segnali "e" di errore di posizione. In this way, for each axis X, Y controlled by the position sensors 16 and 17, relative position error signals "e" are obtained.
Successivamente a tale elaborazione, i segnali di errore "e" vengono amplificati dal relativo amplificatore di potenza 23, il quale alimenta poi la corrispondente coppia di bobine elettromagnetiche 12 o 13 sotto forma di corrente asincrona, funzione del valore di scostamento rilevato, della velocità e della direzione di rotazione rilevati, dell'albero rotante 11. After this processing, the error signals "e" are amplified by the relative power amplifier 23, which then supplies the corresponding pair of electromagnetic coils 12 or 13 in the form of asynchronous current, a function of the detected deviation value, of the speed and direction of rotation detected, of the rotating shaft 11.
Secondo un aspetto caratteristico l'alimentazione asincrona è tale da permettere alle relative coppie di bobine elettromagnetiche 12 e 13 di generare un campo magnetico "C" avente intensità opportuna e parametri di rotazione opposti (velocità, verso di rotazione) a quelli rilevati dell'albero rotante 11. According to a characteristic aspect, the asynchronous power supply is such as to allow the relative pairs of electromagnetic coils 12 and 13 to generate a magnetic field "C" having a suitable intensity and opposite rotation parameters (speed, direction of rotation) to those detected by the shaft rotating 11.
In questo modo, vengono sostanzialmente stabilizzati sia i fenomeni di squilibrio che quelli di instabilità dinamica della rotazione, smorzando gli effetti di precessione dell'albero rotante 11 attorno all'asse di rotazione Z. In this way, both the unbalance and the dynamic instability phenomena of the rotation are substantially stabilized, dampening the precession effects of the rotating shaft 11 around the rotation axis Z.
L'intensità del campo magnetico "C" è selettivamente modulabile, di volta in volta, a seconda delle variazioni di velocità e di direzione della rotazione dell'albero rotante 11 rilevate dal sensore di velocità 19, nonché a seconda dei suoi scostamenti di precessione attorno all'asse di rotazione Z lungo gli assi X e Y secondo quanto rilevato istantaneamente dai due sensori di posizione 16 e 17. The intensity of the magnetic field "C" can be selectively modulated, from time to time, according to the variations in speed and direction of rotation of the rotating shaft 11 detected by the speed sensor 19, as well as according to its precession deviations around to the axis of rotation Z along the X and Y axes according to what is instantly detected by the two position sensors 16 and 17.
In questo modo, il dispositivo stabilizzatore 10 secondo il presente trovato può così garantire costantemente le ottimali condizioni di funzionamento e di rotazione dell'albero rotante 11. In this way, the stabilizer device 10 according to the present invention can thus constantly guarantee the optimal operating and rotation conditions of the rotating shaft 11.
E' chiaro comunque che al dispositivo stabilizzatore 10 fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato. Rientra ad esempio nell'ambito del presente trovato prevedere che il dispositivo 10 possa essere applicato a dispositivi in scala micrometrica, quali ad esempio i cosiddetti MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). In questo caso, le bobine elettromagnetiche 12 e 13 possono essere sostituite da capacitori o condensatori alimentati in modo da sviluppare campi elettrostatici equivalenti ed opposti alla velocità ed al verso di rotazione del rotore da stabilizzare. However, it is clear that modifications and / or additions of parts can be made to the stabilizer device 10 described up to now, without thereby departing from the scope of the present invention. For example, it falls within the scope of the present invention to provide that the device 10 can be applied to devices on a micrometric scale, such as for example the so-called MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). In this case, the electromagnetic coils 12 and 13 can be replaced by capacitors or capacitors powered so as to develop electrostatic fields equivalent and opposite to the speed and direction of rotation of the rotor to be stabilized.
E' anche chiaro che, sebbene il trovato sia stato descritto con riferimento ad esempi specifici, un esperto del ramo potrà realizzare molte altre forme equivalenti di dispositivo stabilizzatore per organi rotanti, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell'ambito di protezione da esse definito. It is also clear that, although the invention has been described with reference to specific examples, a person skilled in the art will be able to realize many other equivalent forms of stabilizer device for rotating members, having the characteristics expressed in the claims and therefore all falling within the scope of protection. defined by them.
Claims (12)
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| ITUD20060107 ITUD20060107A1 (en) | 2006-04-21 | 2006-04-21 | STABILIZER DEVICE FOR ROTATING BODIES |
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Family
ID=37672310
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ITUD20060107 ITUD20060107A1 (en) | 2006-04-21 | 2006-04-21 | STABILIZER DEVICE FOR ROTATING BODIES |
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