DE2544726C2 - Störkomponentenunterdrückung bei der magnetischen Radiallagerung eines Rotors - Google Patents
Störkomponentenunterdrückung bei der magnetischen Radiallagerung eines RotorsInfo
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Description
Die Erfindunö bezieht sich auf eine Störkomponentenunterdrückung
bei der magne'-schen Radiallagerung eines Rotors nach Oberbegriff des Anspruches I.
Aus der DE-OS 24 00 802 ist e'w.r solche Störkompo- r>
nentenunterdrückung bekannt. Diese weist in einer Radialebene vier Sensorpaare auf. die in einer festen
Winkelbeziehung zueinander angeordnet sind, wobei die Sensorsignale der einzelnen Sensoren algebraisch
addiert bzw. subtrahiert werden. Die genannten -ίο
Störkomponenten-Kompensation vermag aufgrund der besonderen Anordnung der Sensoren lediglich die
Störkomponenten bezogen auf die Umlauffrequenz dis Rotors höherer Ordnung zu unterdrücken. Beispielsweise
durch Rotorunwucht bedingte Auslenkungen des -t>
Rotors beaufschlagen hierbei dauernd den Regler. Maßnahmen, diese Signale von tatsächlich auszuregelnden
Lageänderungen zu unterscheiden und zu kompensieren sind hier nicht angesprochen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird >
<> darin gesehen, eine Störkomponenten-Unterdrückung
bei der magnetischen Radiallagerung der Gattung des Anspruches 1 gemäßen Art so weiterzubilden, daß
Störkomponenten mit der drehzahlsynchronen Frequenz wenigstens weitgehend unterdrückt werden, so >>
daß derartige Störkomponenten den Regler nicht beaufschlagen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein ein lediglich drehzahlsynchrones Signal erzeugender, aufgrund
der Drehung der Rotorwelle erregter Signalgene- h<>
rator vorgesehen ist, und dall eine mn dem Sensoi und
dem Signalgenerator verbundene Oberlagerungsslufc vorgesehen
ist, in der die Signale des Sensors und des
Signalgenerators zur Störkomponentenunterdrückung gegenphasig überlagert werden, und daß das Ausgangssignal
der Überlagerungsstufe das Steuersignal für die Elektromagnete bildet.
Die Erfindung zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus. Somit wird in vorteilhafter Weise eine
magnetische Anordnung mit einem hohen Wirkungsgrad geschaffen, ohne hierbei die Regeldynamik
einengen zu müssen. Mittels des Signalgenerators, welcher phasenstarr mit dem Rotor verbunden ist. wird
ein zu den Sensorsignalen in einer definierten Phasenbeziehung stehendes Wechselspannungssignal
erzeugt, welches in einfacher Weise in einer Mischstufe mit dem Sensorsignal unter Beachtung der Phasenlage
kombiniert wird Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, bei der Herstellung der Anordnung diese Phasenlage zu
bestimmen und durch entsprechende Einstellung des Generators in seiner Umfangslage zur Achse des Rotors
zu erreichen, daß Sensorsignale und Generatorsignale die entgegengerichtete Phasenlage aufweisen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten und bevorzugten Ai'sführungsbeispieles
näher erläutert werden. Es zeigt
F i g. 1 — eine schematische Darstellung einer
magnetischen Anordnung mit einem Signalgenerator.
Gemäß Fig. 1 ist ein Rotor 1 bezüglich eines Stators
2 um eine vertikale Drehachse 3 drehbar angerudnet. Zur axialen Lagerung sind sowohl auf dem Stator als
auch auf dem Rotor axial magnetisierte Permanentmagnetringe 4 bis 7 vorgesehen, wobei die jeweils einander
gegenüberliegenden Polflächen 8 entgegengesetzte Polaritäten aufweisen. Dies ist durch die Buchstaben /V
(Nordpol) und S (Südpol) kenntlich gemacht. Die Magnetringe sind auf ferromagneiischen Ringen 10, 11
angeordnet, welche ringförmige Ansätze 12, 13 aufweisen. Die Permanentmagnetringe sind jeweils mit
Ringnuten 14, 15 versehen, in welche die genannten Ansätze 12,13 hineinragen.
Somit ist gewährleistet, daß die magnetischen Achsen
der Magnetringe exakt mit der geometrischen Achse bzw. der Drehachse 3 übereinstimmen. Aufgrund der
angegebenen Magnetisierung der Magnetringe von Rotor und Stator wird eine axial nach oben gerichtete
Zugkraft zum Tragen des Rotorgewichtes erzeugt. Die Polflächen 8 der koaxial angeordnet .·η Permanentmagnetringe
sind weiterhin derart ausgebildet, daß zwischen diesen nur ein vergleichsweise geringer
Ringspalt 9 vorhanden ist. Damit werden in vorteilhafter Weise bei radialen Verschiebungen des Rotors außer
den zur passiven, radialen Stabilisierung bewirkten Zugkräften zwischen den gegenüberliegenden Permanentmagnetringen
von Rotor und Stator zusätzlich noch radiale Druckkräfte wirksam. Selbstverständlich kön
nen auf Rotor i/nd Stator jeweils mehr als zwei Permanentmagnetringe vorgesehen werden. Zur vollständigen
axialen Stabilisierung ist zwischen den Magnetringen 4, 5 eine elektrische Ringwicklung 16
vorgesehen, weiche in bekannter Weise angesteuert wird. In Abhängigkeit der Signale eines Sensors 20. zur
Erfassung der axialen Position des Rotors, wird mittels einer Regeleinrichtung 21 die Ringwicklung 16 derart
angesteuert, daß eine Schwächung bzw. Verstärkung der auf den Rotor wirkenden Magnetkräfte erfolgt und
dieser somit seine dargestellte Lage beibehält. Eine bevorzugte Ausbildung der Magnetringe ist in der
linken Seite von Ii g. I dargestellt. Hierbei is.i die
-Ringwicklung 16/7 möglichst nahe den Polflachen der
Rotor Magnetiingc 6, 7 angeoidnet, so daß das mittels
der Wicklung 16;i auch voll zur Wirkung kommen kann.
Gegebenenfalls ragt die Ringwicklung des Stators auch in den Ringspalt der Rotormagnetringe hinein. Zur
aktiven radialen Stabilisierung des Rotors sind vier über den Umfang gleichmäßig verteilte Spulen 25 vorgese-
hen, mit welchen auf den ferromagnetischen Rotor radial gerichtete Kräfte erzeugbar sind. Alternativ
können auf dem Rotor den Spulen 25 gegenüberliegend auch radial magnetisierte Permanentmagnete (nicht
dargestellt) angeordnet sein.
Nachfolgend soll die Ansteuerung bzw. Funktionsweise in einer Richtung erläutert werden. Zur Erfassung
der radialen Position des Rotors ist ein induktiver Sensor 26 vorgesehen. Das somit erzeugte Signal
enthält außer der zu erfassenden Position anch eine Komponente, welche beispielsweise aufgrund von
geometrischen Fehlern des Rotors (Unrundheit) entsteht und drehzahlsynchron ist. Zur Kompensation oder
Verringerung dieser Komponente ist ein vorzugsweise induktiver Signalgenerator 27 vorgesehen, welcher ein
drehzahisynchrones Signal erzeugt. Dieser Signalgenerator enthält beispielsweise eine auf dem Stator
angeordnete Wicklung 28, sowie mit dem Rotor verbundene radial magnetisierte Permanentmagnete 29.
Das bei Drehung des Rotors mittels des Signalgenerators 27 erzeugte Signal ist somit drehzahlsynchron und
steht damit in einer definierten Phasenlage zu der drehzahlsynchronen Komponente des Sensr rsignales.
Signalgenerator und Sensor sind auf eine Mischstufe 30 geführt, mit welcher eine Kompensation erfolgt. Mittels
der Mischstufe werden die Phasenlage der Signale von Generator und Sensor erfaßt, eine entsprechende
Phasenverschiebung und eine phasenrichtige Mischung der genannten Signale vorgenommen. Wie bereits
ausgeführt, weist das Generatorsignal eine feste Phasenbeziehung zu der Störkomponente des Sensorsignales
auf.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird daher vorgeschlagen, den Signalgenerator als eine auf dem
Stator angeordnete Spule 28 auszubilden, die zur Justierung der Phase ihres Signals in ihrer Umfangslage
zur Achse des Rotors einstellbar angeordnet ist. Bei der Herstellung der Anordnung wird die Spulenlage derart
eingestellt, daß die Signale von Generator 27 und Sensor 26 die obengenannte Phasenlage aufweisen, und
mittels der Mischstufe die genanntet. Signale zur Kompensation der drehzahlsynchronen Komponente
lediglich phasenrichtig überlagert werden müssen. Das auf diese Weise von drehzahlsynchronen Fehlern oder
Komponenten weitgehend freie Aissgangssignale der Mischstufe wird der Regleranordnung 3! zugeführt,
welche in bekannter Weise die Krafterzeugerspule 25 ansteuert, in entsprechender Weise werden auch die
übrigen Spulen 25 angesteuert. Weiterhin kann die angegebene Kompensation von drehzahlsynchronen
Fehlern auch bei solchen Anordnungen vorgenommen werden, welche Sensoren aufweisen zur Erfassung von
Bewegungen bzw. Lageänderungen des Rotors.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Störkomponentenunterdruckung bei der magnetischen
Radiallagerung eines Rotors, enthaltend wenigstens einen Sensor zur Erfassung der Radial- ι
position des Rotors sowie in Abhängigkeit der Sensorsignale ansteuerbare, radiale Rückstellkräfte
erzeugende Elektromagnete, wobei drehzahlabhängige Störkomponenten der Sensorsignale wenigstens
teilweise kompensiert werden, dadurch in gekennzeichnet, daß ein ein lediglich drehzahlsynchrones
Signal erzeugender, aufgrund der Drehung der Rotorwelle erregter Signalgenerator
(27) vorgesehen ist, und daß eine mit dem Sensor (26) und dem Signalgenerator (27) verbundene Oberlage- ι".
rungsstufe (30) vorgesehen ist, in der die Signale des Sensors und des Signalgenerators (27) zur Störkomponentenunterdrückung
gegenphasig überlagert werden, und daß das Ausgangssignal der Überlagerungsstufe
(30) das Steuersignal für die Elektromagnete (25) bildet.
2. Störkomponentenunterdrückung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgenerator (27) als eine auf dem Stator angeordnete
Spule (28) ausgebildet ist, die zur Justierung der 2> Phase ihres Signals in ihrer Umfangslage zur Achse
des Rotors einstellbar angeordnet ist.
Priority Applications (3)
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ID=5958463
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FR (1) | FR2327439A1 (de) |
GB (1) | GB1518717A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE9215696U1 (de) * | 1992-11-18 | 1994-03-17 | Anton Piller GmbH & Co KG, 37520 Osterode | Stromgewinnungsanlage |
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- 1975-10-07 DE DE19752544726 patent/DE2544726C2/de not_active Expired
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Also Published As
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FR2327439B1 (de) | 1982-09-10 |
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