DE2741062A1 - Anordnung zur magnetischen lagerung - Google Patents

Anordnung zur magnetischen lagerung

Info

Publication number
DE2741062A1
DE2741062A1 DE19772741062 DE2741062A DE2741062A1 DE 2741062 A1 DE2741062 A1 DE 2741062A1 DE 19772741062 DE19772741062 DE 19772741062 DE 2741062 A DE2741062 A DE 2741062A DE 2741062 A1 DE2741062 A1 DE 2741062A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
rings
stator
ring
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19772741062
Other languages
English (en)
Inventor
Werner Dr Ing Auer
Guenter Ing Grad Innerhofer
Walter Schneider
Rainer Dipl Ing Sindlinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rockwell Collins Deutschland GmbH
Original Assignee
Teldix GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teldix GmbH filed Critical Teldix GmbH
Priority to DE19772741062 priority Critical patent/DE2741062A1/de
Publication of DE2741062A1 publication Critical patent/DE2741062A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0459Details of the magnetic circuit
    • F16C32/0461Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit
    • F16C32/0465Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit with permanent magnets provided in the magnetic circuit of the electromagnets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/02Multi-stage pumps
    • F04D19/04Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/048Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps comprising magnetic bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/051Axial thrust balancing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056Bearings
    • F04D29/059Roller bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0442Active magnetic bearings with devices affected by abnormal, undesired or non-standard conditions such as shock-load, power outage, start-up or touchdown
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0459Details of the magnetic circuit
    • F16C32/0468Details of the magnetic circuit of moving parts of the magnetic circuit, e.g. of the rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0474Active magnetic bearings for rotary movement
    • F16C32/0476Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C39/00Relieving load on bearings
    • F16C39/02Relieving load on bearings using mechanical means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur magneti-
  • schen Lagerung eines insbesondere schnelldrehenden Rotors wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben ist.
  • Eine derartige Anordnung ist aus der US-PS 34 73 852 bekannt geworden, in welcher zur axialen Stabilisierung des rotierenden Körpers auf dem Stator zwei aktiv geregelte Magnetsysteme mit Ringspulen vorgesehen sind. Die Magnet systeme enthalten jeweils zwei Polringe aus ferromagnetischem Material, welchen in axialer Richtung gegenüberliegend Rotorteile aus ferromagnetischem Material mit koaxialen Polringen zugeordnet sind. Die axiale Stabilisierung erfolgt in Abhängigkeit von Signalen entsprechend der axialen Stellung bzw. Bewegung des Rotors durch Ansteuerung der Ringspulen.
  • Aufgrund der koaxialen Ausbildung der Polringe von Rotor und Stator wird eine passive Stabilisierung in radialer Richtung bzw. um die zur Drehachse senkrechten Raumachsen erreicht. Bei einer derartigen Anordnung muß zur Erzeugung der Stabilisierungskräfte in axialer Richtung fortwährend Strom zugeführt werden, so daß eine erhebliche Leistungsaufnahme erfolgt. Es ist daher gemäß DT-OS 23 42 767 eine Anordnung vorgeschlagen worden, deren Magnetsysteme Permanentmagnete zur Erzeugung der statischen Lagerkräfte enthalten, so daß die Ring spulen ausschließlich die zur Einhaltung der axialen Sollstellung des Rotors erforderlichen Steuerkräfte erzeugen.
  • Bei dieser Anordnung sind auf dem Rotor Permanentmagnete angeordnet, so daß bei hohen Rotordrehzahlen Festigkeitspropleme auftreten. Weiterhin erfordert die separate Ausbildung der Magnet systeme mit Ringspulen einerseits sowie der genannten Permanentmagnete andererseits einen nicht unerheblichen Aufwand in der Kunstruktion und Fertigung solcher Anordnungen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine im Aufbau einfache sowie kostengünstige Anordnung zu schaffen, welche auch bei hohen Drehzahlen zuverlässig arbeitet und beim Hochlaufen auf Nenndrehzahl kritische Drehzahlbereiche sicher durchläuft.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich durch einen einfachen und kostengünstigen Aufbau aus, wobei auch für große Lagerkräfte ein vergleichsweise geringer Energiebedarf erforderlich ist. Die statischen Lagerkräfte werden mittels der Permanentmagnete aufgebracht, wobei aufgrund der ferromagnetischen Polringe Inhomogenitäten der Permanentmagnete sehr gut ausgeglichen werden und selbst bei hohen Drehzahlen Störkräfte vermieden werden. Die Permanentmagnetringe sind entweder aus einem Stück gefertigt oder aus mehreren in einer Radialebene nebeneinander liegende Sektoren hergestellt. In den Luftspalten zwischen den Polringen des zweiten Magnetsystems überlagern sich die Magnetflüsse der Permanentmagnete mit denen der Ringspulen derart, daß der Rotor eine axiale Sollage einhalten kann, wobei eine vergleichsweise geringe Steuerleistung den Ringspulen zugeführt werden muß. Die Verwendung von radial magnetisierten Permanentmagnetringen, welche von Polringen unterschiedlichen Durchmessers umgeben sind, ermöglicht eine sehr einfache und genaue Herstellung derselben, so daß in den Luftspalten zwischen den jeweiligen Polringen von Stator und Rotor ein sehr homogenes magnetisches Feld erreicht wird. Es hat sich hinsichtlich des Energiebedarfs als sehr vorteilhaft erwiesen, den elektronischen Regler, welcher mit den Ringspulen verbunden ist, auf eine Null-Leistungsregelung auszulegen. Hierzu weist der Regler bevorzugt eine Rückführschleife derart auf, daß die den Ringspulen zugeführten Signale auf den Nullwert geregelt werden, so daß der Rotor mittels der Permanentmagnete in einer stabilen Gleichgewichtslage gehalten wird.
  • Bei berührungsfreien magnetischen Lagerungen können sich insbesondere beim Hochlaufen auf hohe Drehzahlen bis zu 100.000 Umdrehungen pro Minute bei Durchfahren von kritischen Drehzahlbereichen oder bei von außen angreifenden Störkräften oder Drehmomenten Schwingungsprobleme oder Stabilitätsprobleme ergeben. Zur Überwindung derartiger Schwierigkeiten wird gemäß einer bevorzugten Ausführung vorgeschlagen, wenigstens eine mechanische Hilfslagerung derart vorzusehen, daß diese innerhalb des Rotors bzw. der Rotorwelle sich befindet. Mit einer derartigen Anordnung der mechanischen Hilfslager wird erreicht, daß bei Auslenkungen des Rotors mittels Hilfslager aufgrund der hierbei auftretenden Reibkräfte auf den drehenden Rotor ein Drehmoment ausgeübt wird.
  • Dieses Drehmoment ist nach außen gerichtet und dreht den Rotor wieder in die erforderliche Normallage zurück. Die genannten Drehmomente wirken somit den durch die Schwingungen verursachten Auslenkungen im Sinne einer Dämpfung entgegene. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Wirkungen nur mit der vorgeschlagenen Anordnung der Hilfslager innerhalb der Rotorwelle oder des Rotors erzielt werden können und die bekannten von außen an den Rotor angreifenden Notlagerungen den gegenteiligen Effekt zeigen, daß der Rotor aufgrund der wirkenden Drehmomente noch in zunehmendem Maße an die Notlager angepreßt wird. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Hilfslager statorseitig mit elastischen Mitteln wie beispielsweise Federn oder Gummiringen anzuordnen, so daß eine zusätzliche Dämpfungswirkung erzielt wird. Weisen die genannten Mittel eine progressive Federkennlinie auf, so können gemäß bevorzugter Weiterbildung selbst große Schwingungsamplituden beherrscht werden. Aufgrund der oben vorgeschlagenen Maßnahmen wird bei einem geringen konstruktiven Aufwand eine äußerst wirkungsvolle Begrenzung bzw.
  • Dämpfung von Rotorschwingungen erreicht. Eine derartige Anordnung kann somit selbst für hohe Drehzahlen eingesetzt werden, wobei die sonst üblichen aufwendingen elektronischen und elektromagnetischen Dämpfungseinrichtungen entfallen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert: Es zeigen Fig. 1 - eine prinzipielle Darstellung der Anordnung zur magnetischen Lagerung des Rotors einer Vakuumpumpe Fig. 2, 3 u. 4 - bevorzugte Ausbildungen des zweiten Magnetsystems aus Fig. 1.
  • In Fig. 1 ist eine Vakuumpumpe mit einem Stator 1, enthaltend ein Gehäuse 2 mit einer Ansaugöffnung 3 und einer Auslaßöffnung 5 und mit einem Rotor 4 dargestellt. Leiträder 6 bz. Laufräder 7 mit Schaufelkränzen sind mit gestrichelten Linien dargestellt. In der Ansaugöffnung 3 ist ein erstes Magnetsystem 8 angeordnet, enthaltend einen radial magnetisierten Permanentmagnetring 9, welcher von Polringen 10, 11 aus ferromagnetischem Material umgeben ist und mittels eines Ringes 12 aus nicht ferromagnetischem Material sowie Trägern 13 im Stator 1 befestigt ist. An den unteren Enden der Polringe 10, 11 sind kleine Ringe 15 aus elektrisch leitendem Material vorgesehen zur Wirbelstromdampfung von Rotorbewegungen in radialen Richtungen. Auf dem Rotor 4 ist ein ferromagnetisches Teil 17 aufgeschrumpft mit Polringen 18, 19, welche zu den Statorpolringen 10, 11 koaxial und unter Bildung eines Buftspalts in axialer Richtung gegenüber liegen. Am anderen Rotorende ist ein zweites Magnetsystem 20 vorgesehen, enthaltend zwei Ringspulen 21, 22, welche von ferromagnetischen Polringen 23 bis 26 umgeben sind und mittels Ringen 27, 28 im Stator angeordnet sind.
  • Neben den Ringspulen 21, 22 sind weitere radial magnetisierte Permanentmagnetringe 30, 31 angeordnet. Zwischen den derart ausgebildeten Teilen des Magnetsystems 20 ist ein ferromagnetisches Rotorteil 32 angeordnet, welches auf den Rotor 4 aufgeschrumpft ist und zu den genannten Polringen 23 bis 26 koaxiale Polringe 33 bis 36 aufweist. Die Magnetflüsse von Permanentmagnetringen und Ringspulen überlagern sich in den Luftspalten zwischen den jeweiligen Polringen 23 bis 26 bzw.
  • 33 bis 36, so daß in Abhängigkeit der Signale von Sensoren 38 für die axiale Lage oder Bewegung des Rotors entsprechend geregelte Zugkräfte auf den Rotor ausgeübt werden. Der Antrieb des Rotors erfolgt mittels eines bürstenlosen Gleichstrommotors, welcher eine eisenlose Statorwicklung 39 sowie auf dem Rotor angeordnete Permanentmagnete 40 enthält. Die Permanentmagnete 40 sind außen von einer dünnen Hülse 41 aus hochfestem Material, wie insbesondere Titan oder Kohlefasern, umgeben. Der Stator weist an unteren Ende eine Bohrung 44 zur Aufnahme eines elektrischen Steckverbinders 45 auf, mit welchem die elektrischen Leitungen (nicht dargestellt) für die genannten Sensoren 38, Statorwicklung 39 sowie die Ringspulen 21, 22 verbunden sind. Innerhalb des hohlzylindrischen Stators 1 sind in axialer Richtung hintereinander eine Montageplatte 49, eine Haltebuchse 47, der Ring 27, eine Distanzbuchse 48 sowie der genannte Ring 28 angeordnet und mittels eines Deckels 49 im Stator verspannt.
  • Mit dieser Anordnung wird in bevorzugter Weise eine einfache und genaue Herstellung der genannten Bauteile und deren Montage im Stator erreicht.
  • Gemäß Fig. 1 sind weiterhin an den Enden der Rotorwelle 4 mechanische Hilfslagerungen 51, 52 vorgesehen, welche bei normaler Funktion der oben beschriebenen Anordnung mit dem Rotor nicht in Eingriff stehen. Die Lagerungen 51, 52 sind derart angeordnet, daß sie sich innerhalb der Rotorwelle 4 befinden bzw. von mit der Rotorwelle 4 verbundenen Buchsen 53, 54 umgeben sind. Eine derartige Anordnung der Hilfslagerungen ist von entscheidender Bedeutung, weim sie nicht nur in bekannter Gleise als mechanische Begrenzungen oder Notlager wirken sollen, sondern vielmehr zur Stabilisierung des Rotors insbesondere beim Durchfahren von kritischen Drehzahlbereichen oder bei zusätzlichen Störbewegungen oder bei Druckabfall in der Pumpe in Funltion treten. Bekanntlich treten insbesondere bei langgetreckten rotierenden Körpern Nutations- oder Präzessionsschwingungen auf, welche beim Hochlaufen des Rotors auf hohe Drehzahlen bis zu 100.000 Umdrehungen pro Minute zu Resonanzen führen und damit besondere SIaßnahmen zur Dämpfung und Begrenzung erfordern. Gelangt nun der Rotor mit einem Hilfslager in Berührung, so ergibt sich eine in Umfangsrichtung wirkende Krafthomponent e, welche auf den drehenden Rotor ein nach außen gerichtete Drehmoment bewirkt. Dieses DreLnoment hat also die Tendenz den Rotor in seine Normallage zurückzudrehen und wirkt den genannten Schwingungen im Sinne einer Dämpfllng entgegen. Die Hilfslagerungen 51, 52 enthalten Schulterrillenkugellager 55, 56, deren Innenrine auf Zapfen der Deckel 14 bzw. 49 angeordnet sind. Die Lageraußenringe weisen zu den Innenflächen der Buchsen 53 bzw. 54 einen ringförmigen Luftspalt auf, so daß der Rotor mit der Lagerung im allgemeinen nicht im Eingriff steht. Die Buchsen 53, 54 enthalten weiterhin nach innen gerichtete rinförmige Ansätze 59, 60 derart, daß zu den in axialer Richtung gegenüberliegenden StirnfLächender Außenringe ebenfalls ein Luftspalt vorhanden ist. Die genannten Luftspalte können auch unmittelbar zwischen den Innenflächen von Sackbohrungen an den Rotorenden und den Außenringen der Lager angeordnet sein. In den Deckeln 14 bzw. 49 sind vorzugsweise als Ringe ausgebildete Permanentmagnete 58 derart angeordnet, daß die äußeren Lageraußenringe, welche bekanntlich ein Speil zu den Kugeln bzw. Innenringen aufweisen, zentriert sind und die Buchsen 53, 54 nicht berührten, In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausbildung des zweiten Magnetsystems dargestellt, bei welchem die statorseitigen Ringspulen 61, 62 in ferromagnetischen Ringen 63, 64 mit u-förmigem Profil angeordnet sind. Zwischen den genannten Ringspulen und Ringen 63, 64 ist ein Rotorteil 65 vorgesehen mit einem radial magnetisierten Permanentmagneten 66, welcher von ferromagnetischen Polringen 67, 68 umgeben ist. Die Polringe 67, 68 sind koaxial zu den jeweiligen Schenkeln der u-Profilringe 63, 64 angeordnet. Bei dieser Anordnung verläuft der Magnetfluß der Ringspulen durch die Profilringe 63, 64, die Polringe 67, 68 sowie die Luftspalte und nicht - wie bei Fig. 1 - durch Permanentmagnete. Der magnetische Kreis weist somit einen erheblich niedrigeren magnetischen Widerstand auf. Die Ringspulen 61, 62 werden dabei von Strömen durchflossen, daß der magnetische Fluß des Permanentmagneten 66 in den oberen bzw. unteren Luftspalten verstärkt bzw. geschwächt wird oder auch umgekehrt, um entsprechend der Signale der axialen Sensoren 38 auf den Rotor Kräfte in Achsrichtung zu erzeugen.
  • Die Ansteuerung der Ringspulen 21, 22; 61, 62, erfolgt mittels eines elektronischen Reglers 70, dessen Blockschaltbild in Fig. 2 dargestellt ist. Dieser Regler steuert je nach Vorzeichen der mittels der Stellungsgeber 38 erzeugten Signale über eine Ausgangsstufe 76 eine der genannten Ringspulen an. Der Stellungsgeber 38 für die axiale Position des Rotors ist mit einem Kontrollnetzwerk 71 verbunden, dessen Übertragungsfunktion in bekannter Weise an die Regelstrecke unter Berücksichtigung der Rotormasse sowie der Steifigkeiten der Magnetsysteme angepaßt ist. Der ausgang des Netzwerks 71 ist über eine Summationsstelle 72 und die Ausgangsstufe 76 mit den Ringspulen 61, 62 verbunden. Entscheidend ist nun, daß eine Rückführschleife 74 vorgesehen ist, über welche ein dem Strom der Ringspulen entsprechendes Signal auf die Summationsetelle zurückgeführt wird. Die Rückführschleife enthält bevorzugt ein Regelglied 75 mit integralem Übertragungsverhalten. Mittels der Riickführschleife wird dem Ausgangssignal des Kontrollnetzwerkes 71 ein Signal hinzugefügt, welches die Verschiebung des elektrischen Nullpunkts für die Rotorposition bewirkt, so daß entsprechend große Zugkräfte auf den Rotor solange wirken, bis er nur noch von den Permanentmagneten getragen wird. Voraussetzung ist hierfür, daß der Rotor mittels der Permanentmagnete der beiden Hagnetsysteme 8, 20 in einer Gleichgewichtsposition gehalten werden kann, so daß mittels des Reglers bzw. der Ringspulen nur noch sie ZugXrafte aufgebracht werden, um den Rotor in diese Position zu bringen und gegebenenfalls zurückzuführen.
  • In Fig. 3 ist eine vorteilhafte Ausbildung des zweiten Magnetsystems dargestellt, welches zwischen ferromagnetischen Ringen 81, 82 des Rotors 4 angeordnet ist. Das Magnetsystem enthält einen radial t:iagnetisierten Permanentmagnetring 83, welcher wie in den anderen Ausführungsbeispielen aus einem einzigen Ring oder aus mehreren Sektoren gefertigt ist und von Polringen 84, 85 umgeben ist. Die Polringe 84, 85 sind koaxial zu den Schenkeln der genannten Ringe 81, 82 angeordnet. Die Ringspulen 86, 87 sind auf beiden Seiten des Magnetringes 83 angeordnet. Die Ringe 81, 82 des Rotors weisen ein u-förmiges Profil auf und umgreifen die Ringspulen 86, 87 ohne diese jedoch zu berühren. Bei dieser Anordnung befindet sich der Permanentmagnetring auf dem Stator, so daß der Rotor auch ohne Schwierigkeiten mit hohen Drehzahlen laufen kann.
  • Die Ausbildung des Magnetsystems gemäß Fig. 4 zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau und durch einen sehr günstigen Feldverlauf der Ringspulen 91, 92 des Stators aus.
  • Die Ringspulen 91, 92 sind an beiden Seiten eines Permanentmagnetringes 93 angeordnet und werden mit diesem von zylindrischen Polringen 94, 95 umgeben. Das genannte Magnetsystem ist zwischen ferromagnetischen Ringen 96, 97 mit u-förmigem Profil angeordnet, welche mit dem Rotor verbunden sind.
  • Das Magnetsystem kann mit Permanentmagnetring 93, Spulen 91, 92 und Polringen 94, 95 ohne besondere Schwierigkeiten vorgefertigt werden, wobei eine sehr exakte Bearbeitung der axialen Stirnflächen der Polringe erfolgen kann. Besonders günstig erweist sich hierbei die Ausgestaltung des magnetischen Kreises der Ringspulen, denn deren magnetischer Fluß verläuft im wesentlichen nur durch die ferromagnetischen Polringe 94, 95, die Ringe 96, 97 sowie die in axialer Richtung zwischen den genannten Ringen vorhandenen Luftspalte. Die Verwendung der Magnetsysteme aus den Figuren 2, 3, 4 ist nicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 beschränkt.
  • L e e r s e i t e

Claims (15)

  1. Anordnung zur magnetischen Lagerung Patentansprüche: 1. Anordnung zur magnetischen Lagerung eines insbesondere schnelldrehenden Rotors, enthaltend zwei auf dem Stator angeordnete Magnetsysteme, welche mit ferromagnetischen Rotorteilen zusammenwirken und zur aktiven Stabilisierung in axialer Richtung steuerbare Zugkräfte auf den Rotor ausüben, wobei aufgrund der koaxialen Ausbildung der Magnet systeme und Rotorteilen eine passive Stabilisierung in radialer Richtung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Magnet system(8) einen Permanentmagnetring (9) aufweist, und daß das zweite Magnetsystem (20) bzw. der Rotor zwei Teile enthält, zwischen welchen ein ferromagnetisches Teil (32) des Rotors bzw. des Stators mit Polringen (33-36) angeordnet ist und daß in wenigstens einem der genannten Patentansprüche Teile des Magnetsystems (20) bzw. des Stators eine Ringspule (21 und/oder 22) angeordnet ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetsysteme (10, 20) und/oder wenigstens ein Rotorteil (65) radial magnetisierte Permanentmagnetringe (9, 30, 31 bzw. 66) enthalten, welche an den Außen- und Innenflächen von ferromagnetischen Polringen (10, 11; 23, 24; 25, 26 bzw. 67,68) umgeben sind.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Magnetsystem (20) in beiden Teilen je eine Ringspule (21, 22) aufweist, und daß vorzugsweise auf der dem Rotorteil (32) abgewandten Seite der Ringspulen (21, 22) jeweils ein radial magnetisierter Permanentmagnet (30, 31) angeordnet ist, wobei die Ringspulen in Abhängigkeit von Signalen entsprechend der axialen Stellung des Rotors ansteuerbar sind.
  4. 4. Anordnung insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem (20) zwei auf dem Stator angeordnete ferromagnetische Ringe (63, 64) mit u-förmigem Profil aufweist, welche die Ringspulen (61, 62) umgeben, daß zwischen den offenen Seiten der Ringe (63, 64) ein Rotorteil (65) vorgesehen ist, enthaltend einen radial magnetisierten Permanentmagnetring (66), welcher in radialer Richtung innen bzw. außen von ferromagnetischen Polringen (67 bzw. 68) umgeben ist, und daß die jeweiligen Schenkel der Ringe (63, 64) sowie die Polringe (67, 68) koaxial zueinander angeordnet sind.
  5. atentanuprüche 5. Anordnung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem zwischen zwei ferromagnetischen Ringen (81, 82; 96, 97) des Rotors (4) mit u-förmigem Profil angeordnet ist, daß das Magnet system einen radial magnetisierten Permanentmagnetring (83; 93) sowie zwei Ringspulen (86, 87; 91, 92) aufweist, welche von ferromagnetischen Polringen (84, 85; 94, 95) umgeben sind, und daß die jeweiligen Schenkel der Ringe (81, 82; 96, 97) sowie die Polringe (84, 85; 94, 95) koaxial zueinander angeordnet sind.
  6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor mittels der Permanentmagnetringe (9, 30, 31; 66) in einer axialen Sollage stabilisierbar ist und mittels der Ringspulen (21, 22; 61, 62) ohne wesentlichen Leistungsbedarf auf den Rotor derartige Kräfte ausübbar sind, daß der Rotor die Sollage erreicht oder beibehält.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichner, daß der den Ringspulen (9, 30, 31; 66) zugeordnete elektronische Regler derart ausgebildet ist, und eine Rückführschleife aufweist, daß vorzugsweise die den Ringspulen zugeführten Signale gegen den Nullwert geregelt werden.
  8. 8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Regler ein Kontrollnetzwerk aufweist, daß der Ausgang des Kontrollnetzwerks über einen Summationspunkt mit einem Leistungsverstärker verbunden ist, dessen Ausgang sowohl mit Paeentanspruche den Hingspulen, als auch über eine Rückführschleife, enthaltend ein integrierendes Glied auf den genannten Summationspunkt geführt ist.
  9. 9. Anordnung, insbesondere nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein mechanisches Lager (51, 52) derart vorgesehen ist, daß es von Teilen des Rotors (53, 54) oder der Rotorwelle umgeben ist.
  10. 10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der beiden Rotorenden jeweils ein mechanisches Lager (51, 52) auf dem Stator (1) angeordnet ist und vorzugsweise als Schulterrillenkugellager ausgebildet ist, daß zwischen den Außenringen der Lager und den Innenflächen des mit Sackbohrungen versehenen Rotors oder von Buchsen (53, 54) des Rotors ein ringförmiger Luft spalt vorhanden ist und daß vorzugsweise zwischen ringförmigen Ansätzen (59, 60) der Buchsen (53, 54) in axialer Richtung ein Luftspalt vorhanden ist.
  11. 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (51, 52) auf Deckeln (14, 49) des Stators angeordnet sind und daß die Deckel vorzugsweise ringförmige Permanentmagnete aufweisen zur Zentrierung oder Verspannung der Lageraußenringe.
  12. 12. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (51, 52) auf dem Stator mit elastischen Mitteln befestigt sind, welche vorzugsweise eine progressive Federkennlinie aufweisen und dämpfend wirken.
  13. Patent ansprüche 13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb des Rotors (4) ein bekannter bürstenloser Gleichstrommotor vorgesehen ist, wobei Permanentmagnete (40) auf dem Rotor angeordnet sind und eine eisenlose Wicklung auf einer Buchse (47) innerhalb des hohlzylindrischen Stators angeordnet ist.
  14. 14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des hohlzylindrischen Stators (1) nebeneinander eine Montageplatte (46) zur Aufnahme der Sensoren (38), die Buchse (47) für die Statorwicklung, ein Ring (27), eine Distanzbuchse (48) sowie ein Ring (28) angeordnet sind, wobei auf den genannten Ringen (27, 28) die Ringspulen bzw. Permanentmagnete des zweiten Magnetsystems (20) angeordnet sind.
  15. 15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung für eine Vakuumpumpe das erste Magnetsystem (8) innerhalb der Ansaugöffnung (3) und das zweite Magnetsystem (20) sowie der elektrische Antriebsmotor (39, 40) auf der Auslaßseite der Pumpe angeordnet ist.
DE19772741062 1977-09-13 1977-09-13 Anordnung zur magnetischen lagerung Withdrawn DE2741062A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19772741062 DE2741062A1 (de) 1977-09-13 1977-09-13 Anordnung zur magnetischen lagerung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19772741062 DE2741062A1 (de) 1977-09-13 1977-09-13 Anordnung zur magnetischen lagerung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2741062A1 true DE2741062A1 (de) 1979-03-22

Family

ID=6018768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19772741062 Withdrawn DE2741062A1 (de) 1977-09-13 1977-09-13 Anordnung zur magnetischen lagerung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2741062A1 (de)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3232871A1 (de) * 1981-09-04 1983-03-24 Kabushiki Kaisha Daini Seikosha, Tokyo Molekularpumpe
US4438987A (en) * 1978-03-08 1984-03-27 Skf Industrial Trading & Development Company B.V. Magnetic bearing system
DE3240809A1 (de) * 1982-11-05 1984-05-10 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Magnetlager
EP0352795A2 (de) * 1988-07-29 1990-01-31 Nippon Ferrofluidics Corporation Magnetlager
US4918345A (en) * 1987-03-13 1990-04-17 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle Magnetic bearing for active centering of a body movable relative to a static body with respect to at least one axis
EP0414127A1 (de) * 1989-08-25 1991-02-27 Leybold Aktiengesellschaft Magnetgelagerte Vakuumpumpe
DE4210042A1 (de) * 1992-03-27 1993-09-30 Forschungszentrum Juelich Gmbh Hilfslagersysstem für einen am Stator schwebend gelagerten Rotor
WO2004020850A1 (de) * 2002-08-30 2004-03-11 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg Anordnung mit einem gleitlager
FR2893684A1 (fr) * 2005-11-24 2007-05-25 Mecanique Magnetique Sa Soc D Agencement de paliers de secours pour machine tournante a paliers magnetiques actifs
EP3270490A1 (de) * 2016-07-13 2018-01-17 Schwarzer Precision GmbH & Co. KG Pumpenbaugruppe für eine pumpe, pumpe und verfahren zur verringerung oder beseitigung von störgeräuschen und/oder vibrationen bei pumpen
EP2808572B1 (de) * 2013-05-29 2020-01-01 Nuovo Pignone S.r.l. Magnetlageranordnung mit Innenbelüftung

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4438987A (en) * 1978-03-08 1984-03-27 Skf Industrial Trading & Development Company B.V. Magnetic bearing system
DE3232871A1 (de) * 1981-09-04 1983-03-24 Kabushiki Kaisha Daini Seikosha, Tokyo Molekularpumpe
US4717315A (en) * 1981-09-04 1988-01-05 Masaharu Miki Small size axial-flow molecular pump using a magnetic bearing
DE3240809A1 (de) * 1982-11-05 1984-05-10 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Magnetlager
US4918345A (en) * 1987-03-13 1990-04-17 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle Magnetic bearing for active centering of a body movable relative to a static body with respect to at least one axis
EP0352795A2 (de) * 1988-07-29 1990-01-31 Nippon Ferrofluidics Corporation Magnetlager
EP0352795A3 (en) * 1988-07-29 1990-10-31 Nippon Ferrofluidics Corporation Magnetic bearing device
DE3931661A1 (de) * 1989-08-25 1991-04-04 Leybold Ag Magnetgelagerte vakuumpumpe
EP0414127A1 (de) * 1989-08-25 1991-02-27 Leybold Aktiengesellschaft Magnetgelagerte Vakuumpumpe
JP2870604B2 (ja) 1989-08-25 1999-03-17 ライボルト・アクチエンゲゼルシヤフト 真空ポンプ
DE4210042A1 (de) * 1992-03-27 1993-09-30 Forschungszentrum Juelich Gmbh Hilfslagersysstem für einen am Stator schwebend gelagerten Rotor
WO1993020362A1 (de) * 1992-03-27 1993-10-14 Forschungszentrum Jülich GmbH Hilfslagersystem für einen am stator schwebend gelagerten rotor
US5616976A (en) * 1992-03-27 1997-04-01 Forschungszentrum Julich Gmbh Auxiliary bearing system for a rotor floating-mounted on a stator
WO2004020850A1 (de) * 2002-08-30 2004-03-11 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg Anordnung mit einem gleitlager
US7023119B2 (en) 2002-08-30 2006-04-04 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg Device comprising a plain bearing
FR2893684A1 (fr) * 2005-11-24 2007-05-25 Mecanique Magnetique Sa Soc D Agencement de paliers de secours pour machine tournante a paliers magnetiques actifs
EP2808572B1 (de) * 2013-05-29 2020-01-01 Nuovo Pignone S.r.l. Magnetlageranordnung mit Innenbelüftung
EP3270490A1 (de) * 2016-07-13 2018-01-17 Schwarzer Precision GmbH & Co. KG Pumpenbaugruppe für eine pumpe, pumpe und verfahren zur verringerung oder beseitigung von störgeräuschen und/oder vibrationen bei pumpen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2457783C2 (de) Magnetische Lagerung
EP0332979B1 (de) Magnetische Lagerung mit Permanentmagneten zur Aufnahme der radialen Lagerkräfte
EP0106383B1 (de) Elektromotor
EP0155624B1 (de) Magnetlager zur dreiachsigen Lagerstabilisierung von Körpern
WO2002018794A1 (de) Vakuumpumpe
DE3018581A1 (de) Drehende elektrische maschine
DE2519651A1 (de) Magnetische anordnung
DE2741062A1 (de) Anordnung zur magnetischen lagerung
DE3019227A1 (de) Turbomolekular-vakuumpumpe
EP0329950A2 (de) Hydraulischer Stossdämpfer
DE2501218A1 (de) Magnetische lagervorrichtung
DE102014104531A1 (de) Magnetlager, Welle und Wellenlagerung
WO1998008061A1 (de) Magnetischer positionssensor
DE1908579A1 (de) Buersten- und lagerloser Drehfeldgeber
DE2337696C3 (de) Magnetische Vorrichtung, insbesondere für ein Schwungrad
EP0164118B1 (de) Antriebsanordnung mit kollektorlosem Gleichstrommotor
DE3240809C2 (de) Magnetlager
DE3243641C2 (de) Kippbare Lagerung eines Rotors
DE2342767A1 (de) Magnetlagerung
EP0998781A1 (de) Klauenpolmotor
EP2027641A1 (de) Elektromagnetische drehantriebseinrichtung
DE2349139A1 (de) Translatorischer elektrischer schrittmotor
DE3150122A1 (de) Magnetische lagereinrichtung
DE4423492A1 (de) Permanentmagnetisches Radiallager für Rotoren
DE2457772A1 (de) Anordnung zur schwingungsdaempfung

Legal Events

Date Code Title Description
OAM Search report available
OC Search report available
8139 Disposal/non-payment of the annual fee