WO2013104661A1 - Kompensationseinrichtung und verfahren zur kompensation von torsionsstörschwingungen an rotierbaren maschinenelementen - Google Patents

Kompensationseinrichtung und verfahren zur kompensation von torsionsstörschwingungen an rotierbaren maschinenelementen Download PDF

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WO2013104661A1
WO2013104661A1 PCT/EP2013/050290 EP2013050290W WO2013104661A1 WO 2013104661 A1 WO2013104661 A1 WO 2013104661A1 EP 2013050290 W EP2013050290 W EP 2013050290W WO 2013104661 A1 WO2013104661 A1 WO 2013104661A1
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WO
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machine element
rotatable machine
unit
mass
ring unit
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PCT/EP2013/050290
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Ralf Hesse
Dirk Turschner
Hans-Peter Beck
Markus Stubbe
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Technische Universität Clausthal
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/18—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using electric, magnetic or electromagnetic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/002—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion characterised by the control method or circuitry

Definitions

  • the invention relates to a compensation device for the compensation of torsional disturbing vibrations on rotatable machine elements with:
  • a rotational frequency detection unit for detecting the actual rotational frequency of a rotatable machine element over time
  • a compensation unit which is coupled to the rotatable machine element and has at least one actuator controllable via a compensation signal for compensation of translatory torsional vibrations
  • the invention further relates to a method for compensating for torsional disturbing vibrations on rotatable machine elements with a device according to one of the preceding claims.
  • a comparable damping device for damping a torsional vibration in a rotating drive train is also in WO
  • the damping torque is applied in an electric motor in opposite phase to the speed of the torsional vibration.
  • active power is caused in the electric motor, whereby the electric motor is braked or accelerated depending on the phase position of the torsional vibration and the damping torque.
  • EP 2 01 7 471 A2 discloses a device for the active damping of a drive train in a wind power plant, in which the actual value of the generator rotational speed is detected and amplified via an oscillatory delay element.
  • the oscillatory delay element has a predetermined natural vibration frequency, which is smaller than the smallest natural frequency of the drive train.
  • a difference between the actual value of the speed and the amplified value for the speed is applied as a control difference to a controller which determines a correction torque for a generator control.
  • the Kompensationsein unit has a freely rotatable about the rotatable machine element arranged and driven mass-ring unit, and that at least one actuator as a coupling unit for mechanical coupling of the rotatable machine element with the mass-ring unit is formed.
  • the actuator between the due to the frictional connection with the rotatable machine element rigidly co-rotating part of Kompensationsein- direction, which is fixedly mounted on the rotatable machine element, and the mass-ring unit as a freely rotatable part of the compensation unit set a force that a Rotary movement of the mass-ring unit relative to the rotatable machine element can cause.
  • the actuator thus acts as Coupling and drive unit.
  • the rotatable mass-ring unit which is arranged and drivable around the rotatable machine element, it is possible to compensate for torsional disturbing vibrations very dynamically and robustly.
  • By mechanical coupling of the rotatable machine element with the likewise rotatable mass-ring unit as a function of a compensation signal disturbance or torsional vibration compensating alternating torques with high dynamics can be made available.
  • the positioning dynamics of the compensation device are higher than those of conventional drives consisting of drive inverters and asynchronous machines.
  • the compensation device in comparison to solutions with piezoelectric actuators located in the flow of force a higher I mmunmaschine against shock-shaped torque loads, eg. B.
  • a shaft as a machine element in which the actuator is mounted in the power flow, on.
  • This is achieved by free rotation of a mass-ring unit to the rotatable machine element and the mechanical coupling, for. B. by braking or accelerating the mass-ring unit relative to the rotatable machine element.
  • the mass-ring unit has magnets distributed over the circumference of the mass-ring element.
  • Coil elements are rotatably coupled to the rotatable machine element. The coil elements and magnets are aligned relative to each other so that a force between the at least one coil element and ground ring can be generated by the magnetic field of the magnets and current flow through the coil-induced magnetic field.
  • a relative movement or torques between rotatable machine elements and rotatable mass-ring unit can be generated, which are used in response to the compensation signal to compensate for translatory Störnavschwingonne.
  • a torque can be generated with positive or negative sign (braking or acceleration).
  • an even number of coil elements are arranged uniformly distributed over the circumference of the rotatable machine element.
  • the coil elements in this case have coil windings which annularly surround the magnets.
  • the mass-ring unit is mounted relatively movable to the coil elements and passed through the interiors of the annular coil turns.
  • the compensation unit is designed in the manner of an electric machine, which is characterized by a freely rotatable about the machine element mass-ring unit with a sufficient for the dynamic compensation of torsional noise mass.
  • the compensation of Torsionsstörschwingungen then takes place by applying a torque between the rotating machine element and the synchronous to this machine element mass-ring unit.
  • the mass-ring unit may have a number of permanent magnet rings which are accommodated on at least one preferably curved centering rod. In the space between the adjacent permanent magnet rings ferromagnetic filling elements are arranged in this embodiment.
  • the at least one centering rod is connected to a bearing element for rotatable mounting of the mass-ring unit.
  • the coil elements are preferably arranged on a disc-shaped carrier which is connected to the rotatable machine elements.
  • At least one bearing element between the carrier and mass-ring unit for freely rotatable mounting of the mass-ring unit is arranged relative to the carrier. This ensures that the mass-ring unit can rotate freely within the compensation device.
  • the control unit is set up to generate a drive signal which can be superimposed with the compensation signal in such a way that the drive signal effects a predetermined rotation of the mass-ring unit.
  • the mass-ring unit without actual actual rotational speed of the rotatable machine element with respect to the rotatable machine element can be converted into a synchronous, bound rotation.
  • This z. B. as DC, preferably kept constant drive signal, the compensation signal is then superimposed, so that a proportional compensation current (with positive or negative sign) in addition len flows in the coils, with which then Torsionsstörschwingisme be compensated.
  • FIG. 1 sketch of a compensation device with Drehfrequenzerfas- sung unit, compensation unit and Regelsein unit;
  • FIG. 2 - sketch of Kompensationsein unit of Figure 1 in front view
  • FIG. 3 sketch of Kompensationsein unit of Figures 1 and 2 in the side sectional view with two coils.
  • FIG. 1 shows a sketch of a compensation device 1 for a rotatable machine element A1, for example in the form of a rotatable shaft.
  • a Drehfrequenzer is coupled, which encloses the shaft, for example.
  • the rotational frequency detection unit A2 is set up to detect the actual rotational frequency of the rotatable machine element A1 over time.
  • the rotational frequency signal output by the rotational frequency detection device A2 to the control unit A7 is the sine of the absolute rotational angle of the rotatable machine element A1 with normalized amplitude.
  • the control unit A7 processes the rotational frequency signal supplied by the rotational frequency detection unit A2 of the control unit A7 through a phase-locked loop A6.
  • the phase-locked loop A6 sets its internal controllable oscillator in frequency and phase so that in the stationary case of crizsein unit A7 and Torsionsstörschwingung the rotatable machine element A1, the course of the sine wave of the internal oscillator of the phase-locked loop A6 with respect to frequency and phase exactly the course of the sine wave of Drehfrequenzer writtensein unit A2 corresponds, so that both sinusoids are congruent.
  • the normalized and constant amplitude of the sinusoidal signal of the rotational frequency detection unit A2 is always the same the normalized and constant amplitude of the internal controllable oscillator of the phase-locked loop A6.
  • the applied by the phase locked loop A6 at the output of the phase locked loop target rotational frequency signal is then subtracted from the actual rotational frequency signal of the rotational frequency detection unit A2 and fed the difference to a signal inverter A8.
  • the applied by the phase locked loop A6 at the output of the phase locked loop target rotational frequency signal is then subtracted from the actual rotational frequency signal of the rotational frequency detection unit A2 and fed the difference to a signal inverter A8.
  • the sinusoidal output signal of the phase-locked loop A6 and the sinusoidal output signal of the rotational frequency detection unit A2 are the same at each instant, so that the signal behind the point of difference becomes zero.
  • the signal deviates from the differential point due to the control inertia of the phase locked loop A6 from zero by the amount of the disturbance angle. In this way, the interference angle can be displayed independently of the basic rotational speed of the rotatable machine element A1.
  • the determined interference angle is converted into an antiphase interference angle in order to be able to use it for the compensation of the torsional noise oscillation.
  • the output of the signal inverter A8 is fed to a multiplier A9 which increases the amplitude of the recovered phase-inverted noise component of the rotational speed information of the rotational frequency detection unit A2 by a damping factor K from a damping factor unit A1 0.
  • the damping factor unit A1 0 may, for example, have a digital data memory.
  • the attenuation factor evaluated output of the multiplier A9 is transmitted to a power amplifier A5.
  • the power amplifier A5 leads the mechanical compensation unit A4 to the obtained phase-inverted interference component of the rotational frequency signal of the rotational frequency detection unit A2, which appear in the case of Torsionsstör- vibrations of the rotatable machine element A1, signal-proportional currents via a slip ring A3.
  • the control unit A7 can be used, for example, with software in a computing unit. be implemented i. It is also conceivable, however, the realization with discrete components or as a combined software and hardware solution z. In connection with a "Field Programable Gate Array” (FPGA), a microcontroller or microprocessor or the like.
  • FPGA Field Programable Gate Array
  • FIG. 2 shows the compensation unit A4 in front view.
  • the compensation unit A4 has a double shell B6 which, with the aid of bushes B5, is rigidly mounted on a shaft guided through the axial passage B7, ie. H . on the machine element A1, is attached.
  • the double shell B6 is formed from two disk-shaped plates, which are arranged parallel to one another and enclose the rotatable machine element A1.
  • the two disk-shaped plates of the double shell B6 are fastened together by fastening elements B8, such as screws, and fixed in a force-locking manner on the inner ring of a bearing B4.
  • the bearing B4 is arranged on the outer circumference of the disk-shaped double shell B6.
  • the disk-shaped double shell B6 carries coil elements B20, which are arranged, for example, uniformly distributed around the circumference of the double shell B6.
  • coil elements B20 are mounted at an angle of 90 ° to each other on the double shell.
  • the coil elements B20 have coil turns B1 on a bobbin B2 connected to the double shell B6.
  • a mass-ring unit B1 2 is mounted on the Au .seite of the bearing B4 .
  • the mass-ring unit B1 2 is freely rotatable about the double shell B6 and relative to the coil units B20 and thus freely rotatable about the rotatable machine element A1.
  • the mass-ring unit B1 2 is formed of four segments uniformly distributed over the circumference, each of a bent centering bar B1 1 having a number of permanent magnet rings B9 of high magnetic field strength and intervening ferromagnetic filling elements B1 0 wearing.
  • the permanent magnet rings B9 are preferably made of the material Nd FeB (neon dym-iron-boron).
  • the ferromagnetic filling elements B1 0 serve to close the magnetic flux over the resulting offset distances.
  • Each segment of the mass-ring unit B1 1 2 is fixed by means of segment clamping elements B3 frictionally on the Au texring of the bearing B4. For this purpose, the segment clamping elements B3 are firmly connected to the outer ring of the bearing B4.
  • the free ends associated Zentrierbögen B1 1 are guided through openings of the segment clamping elements B3 and with the help of z. B. nuts attached to the segment clamping element B3.
  • the ground-ring unit B1 2 and the coil elements B20 are aligned with one another so that the mass-ring unit B1 2 is ring-shaped (at least partially or completely) by the coil elements B20.
  • bobbin B2 of the coil units B20, the mass-ring A unit B1 2 annular, due to the externa ßeren gap partially include.
  • Coil windings B1 are guided in the bobbins B2 in order to induce a magnetic flux during current flow through the coil windings B1.
  • the mass-ring unit A 2 can be driven on the bearing B 4 relative to the coil units B 20 and to the rotatable machine element A 1 fixedly coupled thereto for rotational movement.
  • the bearing B4 and the coil units B20 are supported by a double shell B6 formed from two disc-shaped plates arranged parallel to one another.
  • the double shell B6 is connected to each other by means of screw connections as fastening elements B8 and is clamped on the rotatable machine element A1.
  • axle bushings B7 are provided with a tapered inner bore and bushings B5.
  • the design of the double shell B6 ensures that, when screwed together via the fastening elements B8, the bobbins B2 are fixed non-positively in the compensation unit A4.
  • the bearing B4 ensures that the mass-ring unit B1 2 can rotate freely within the compensation unit A4.
  • the coils B1 are electrically connected to the power amplifier A5 via a slip ring A3.
  • the currents set by the power amplifier A5 via the slip ring A3 in the coil windings B1 follow the output signal of the multiplier A9, which is evaluated with the damping factor K, with very high dynamics, since the electrical time constant of the coil windings B1 is kept low for this purpose.
  • the currents in the coil windings B1 result in the formation of magnetic fields which, together with the magnetic fields of the permanent magnet rings B9 formed by the mass-ring unit B1 2 force effects cause the torques between the mass-ring unit B1 2 and the Pull coil windings B1 and the coil elements B20 by itself.
  • the mass-ring unit B1 2 is independent of the rotational speed of the rotatable Machine element A1, ie the shaft, compared to the rotatable machine element A1 converted into a synchronous, bounded rotation.
  • the currents of the power amplifier A5 which are proportional to the output signal of the multiplier A9 lead, independently of the rotational speed of the rotatable machine element A1, to an angular deflection of the mass-ring unit B1 2 relative to the rotatable machine element A1 from the relative Congruent position both out to each other, the angular acceleration forces between mass-ring unit B1 2 and rotatable machine elements A1 result.
  • the control unit A7 ensures that the currents of the power amplifier A5 are set at any time so that these angular acceleration forces are directed to counteract the speed changes recorded by the rotation frequency detection unit A2.
  • Disturbing vibrations of the rotatable machine element A1 are electromechanically damped in this way regardless of their frequency and independent of the average rotational speed of the rotatable machine element A1.
  • the electrical energy amounts which are generated in the phases of counteracting the angular acceleration forces against undesirable speed changes of the rotatable machine element A1 and which are proportional to the electro-mechanical damping are discharged by the power amplifier A5 into the environment in the form of thermal energy.

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Abstract

Eine Kompensationseinrichtung (1) zur Kompensation von Torsionsstörschwingungen an rotierbaren Maschinenelementen (A1) mit: - einer Drehfrequenzerfassungseinheit (A2) zur Erfassung der tatsächlichen Drehfrequenz eines rotierbaren Maschinenelementes (A1) über die Zeit, - einer Kompendationseinheit (A4), die mit dem rotierbaren Maschinenelement (A1) gekoppelt ist und mindestens einen über ein Kompensationssignal ansteuerbaren Aktor zur Kompensation von translatorischen Stördrehschwingungen hat, und - einer Regelungseinheit (A7), die zur Erzeugung des Kompensationssignals in Abhängigkeit der erfassten tatsächlichen Drehfrequenz eingerichtet ist, wobei die Kompensationseinheit (A4) eine frei rotierbar um das rotierbare Maschinenelement (A1) angeordnete und antreibbare Masse-Ring-Einheit (B12) hat, und wobei mindestens ein Aktor als Koppeleinheit zur mechanischen Koppelung des rotierbaren Maschinenelementes (A1) mit der Masse- Ring-Einheit (B12) ausgebildet ist.

Description

Kompensationseinrichtung und Verfahren zur Kompensation von Torsionsstörschwingungen an rotierbaren Maschinenelementen
Die Erfindung betrifft eine Kompensationseinrichtung zur Kompensation von Torsionsstörschwingungen an rotierbaren Maschinenelementen mit:
einer Drehfrequenzerfassungseinheit zur Erfassung der tatsächlichen Drehfrequenz eines rotierbaren Maschinenelementes über die Zeit, einer Kompensationseinheit, die mit dem rotierbaren Maschinenelement gekoppelt ist und mindestens einen über ein Kompensationssignal an- steuerbaren Aktor zur Kompensation von translatorischen Stördrehschwingungen hat, und
einer Regelungseinheit, die zur Erzeugung des Kompensationssignals in Abhängigkeit der erfassten tatsächlichen Drehfrequenz eingerichtet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Kompensation von Torsionsstörschwingungen an rotierbaren Maschinenelementen mit einer Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
An rotierbaren Maschinenelementen, wie z. B. mechanischen Wellen, wie sie als Antriebs-, Abtriebs- oder allgemeine Koppelstränge in mechanischen Systemen vorzufinden sind, kann es in der Praxis zu störenden Torsionsschwingungen kommen. Ein Beispiel sind gro ßtechnische Anlagen der verarbeitenden Industrie, in denen es prozessbedingt zwischen rotierenden Elementen fertigungstechnischer Einrichtungen mit gro ßem Masseträgheitsmoment über ihre koppelnden Wellen zur Ausbildung von für ein Produkt oder das Produktionsmittel schädlichen Torsionsschwingungen kommen kann. Solche Torsionsschwingungen sind ungewollte Abweichungen des Drehwinkels, der Drehwinkelgeschwindigkeit und/oder der Drehwinkelbeschleunigung. Th. Eutebach :„Ein Beitrag zur Bedämpfung von Torsionsschwingungen in hochdynamischen Industrieantrieben", Dissertation, Universität Siegen, Lehrstuhl für Leistungselektronik und elektrische Antriebe, 2000, schlägt einen nach dem Prinzip eines Phasenregelkreises arbeitenden Algorithmus zur Bestim- mung der Eigenfrequenz einer als Zwei-Massen-System mit räumlich konzentrierten Massen angenäherten mechanische Strecke vor, der zur Dämpfung auftretender Torsionsschwingungen genutzt wird. Th. Zöllner, Th. Leibfried, A.M. Miri : "Dämpfung von Torsionsschwingungen mittels einer leistungselektronischen Netzkomponente", in : ETG-Kongress 2009, FT 1 +2, 27. bis 28. Oktober 2009, Düsseldorf, VDE Verlag GmbH, Berlin, Offenbach, offenbaren ein Verfahren zur Dämpfung von Torsionsschwingungen mit Hilfe eines parallel zu einem Generator angeschlossenen Stromrichters als zusätzliche Netzkomponente. Mit Hilfe dieses Stromrichters, der als parallel geschalteter Dämpfungsschaltkreis dient, wird die notwendige Dämpfungsleistung am Knotenpunkt zwischen Generator und Netz eingespeist.
Eine hiermit vergleichbare Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung einer Torsi- onsschwingung in einem rotierenden Antriebsstrang ist auch in WO
2004/1 1 2234 A1 beschrieben. Das Dämpfungsmoment wird dabei in einem Elektromotor in Gegenphase zu der Geschwindigkeit der Torsionsschwingung aufgebracht. Hierzu wird Wirkleistung in dem Elektromotor verursacht, wodurch der Elektromotor je nach Phasenlage der Torsionsschwingung und des Dämp- fungsdrehmomentes abgebremst oder beschleunigt wird.
Ein solcher Einsatz von Standardkomponenten der Antriebstechnik, wie z. B. umrichtergespeisten Drehfeldmaschinen, die ggf. bereits Bestandteile der Anlage sind und zu diesem Zweck mitgenutzt werden, ist hinsichtlich der maxima- len Frequenz der zu bedämpfenden Torsionsstörschwingungen Einschränkungen unterworfen. Die Dynamik der häufig anzutreffenden Funktionsgruppe von Antriebsumrichter und Asynchronmaschine ist für die Bedämpfung hoher Schwingungsfrequenzen zu gering. A. Alizadeh :„Robuste Regelung zur aktiven Schwingungsdämpfung elastischer Rotoren mit Piezo-Stapelaktoren", Dissertation Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Maschinenbau, Mechatronik, Maschinenakustik, 2005, in : Forschungsberichte Mechatronik und Maschinenakustik, beschreibt ein Verfah- ren zur Schwingungsdämpfung mittels piezoelektrischer Stellglieder. Solche piezoelektrischen Aktoren weisen eine sehr hohe Stelldynamik auf, sind in i hren Stellwegen jedoch eingeschränkt und unterliegen mechanischen Belastungsgrenzen , die bei einer direkten Wirkung im Kraftfluss des Systems nicht überschritten werden dürfen.
EP 2 01 7 471 A2 offenbart eine Vorrichtung zur aktiven Dämpfung eines Triebstrangs bei einer Windenergieanlage, bei der der Ist-Wert der Generatordrehzahl erfasst und über ein schwingungsfähiges Verzögerungselement verstärkt wird. Das schwingungsfähige Verzögerungselement besitzt eine vorbestim mte Schwingungseigenfrequenz, die kleiner als die kleinste Eigenfrequenz des Triebstrangs ist. Eine Differenz aus Ist-Wert der Drehzahl und verstärktem Wert für die Drehzahl liegt als Regeldifferenz an einem Regler an, der ein Korrekturmoment für eine Generatorsteuerung besti mmt.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Kompensationseinrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Kompensation von Torsionsstörschwingungen an rotierbaren Maschinenelementen zu schaffen .
Die Aufgabe wird mit der Kompensationseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Kompensationsein heit eine frei rotierbar um das rotierbare Maschinenelement angeordnete und antreibbare Masse-Ring-Einheit hat, und dass mindestens ein Aktor als Koppeleinheit zur mechanischen Kopp- lung des rotierbaren Maschinenelementes mit der Masse-Ring-Einheit ausgebildet ist.
Damit kann der Aktor zwischen dem aufgrund des Kraftschlusses mit dem rotierbaren Maschinenelement starr mitdrehenden Teil der Kompensationsein- richtung, das auf dem rotierbaren Maschinenelement fest aufgebracht ist, und der Masse-Ring-Ein heit als frei rotierbarer Teil der Kompensationseinheit eine Kraft einstellen, die eine Drehbewegung der Masse-Ring-Einheit gegenüber dem rotierbaren Maschinenelement hervorrufen kann . Der Aktor wirkt damit als Koppel- und Antriebseinheit.
Mit der um das rotierbare Maschinenelement angeordneten und antreibbaren rotierbaren Masse-Ring-Einheit können sehr dynamisch und robust Torsions- störschwingungen kompensiert werden. Durch mechanische Kopplung des rotierbaren Maschinenelementes mit der ebenfalls rotierbaren Masse-Ring- Einheit in Abhängigkeit von einem Kompensationssignal können stör- oder tor- sionsschwingungskompensierende Wechselmomente mit hoher Dynamik zur Verfügung gestellt werden. Die Stelldynamiken sind bei der Kompensationsein- richtung gegenüber konventionellen Antrieben, die aus Antriebsumrichter und Asynchronmaschinen bestehen, erhöht. Zudem weist die Kompensationseinrichtung im Vergleich zu Lösungen mit im Kraftfluss befindlichen piezoelektrischen Aktoren eine höhere I mmunität gegenüber stossförmigen Momentenbelastungen, z. B. einer Welle als Maschinenelement, in der der Aktor im Kraft- fluss montiert ist, auf. Erreicht wird dies durch freie Rotation einer Masse-Ring- Einheit um das rotierbare Maschinenelement und die mechanische Kopplung, z. B. durch Abbremsen oder Beschleunigen der Masse-Ring-Einheit relativ zum rotierbaren Maschinenelement. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Masse-Ring-Einheit über den Umfang des Masse-Ring-Elementes verteilt angeordnete Magnete hat. Dabei sind Spulenelemente mit dem rotierbaren Maschinenelement drehfest gekoppelt. Die Spulenelemente und Magnete sind relativ zueinander so ausgerichtet, dass durch das Magnetfeld der Magnete und durch Stromfluss durch das spulenin- duzierte Magnetfeld eine Kraft zwischen dem mindestens einen Spulenelement und Massering erzeugbar ist. Auf diese Weise lässt sich eine Relativbewegung bzw. Drehmomente zwischen rotierbaren Maschinenelementen und rotierbarer Masse-Ring-Einheit erzeugen, die in Abhängigkeit vom Kompensationssignal zur Kompensation von translatorischen Stördrehschwingungen genutzt werden. Zum Zweck der Dämpfung von Stördrehschwingungen kann dabei ein Drehmoment mit positivem oder negativem Vorzeichen (Bremsen oder Beschleunigen) erzeugt werden. Dabei sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine gradzahlige Anzahl von Spulenelementen über den Umfang des rotierbaren Maschinenelementes gleichverteilt angeordnet. Die Spulenelemente haben hierbei Spulenwindungen, die die Magnete ringförmig umfassen. Die Masse-Ring-Einheit ist dabei relativ beweglich zu den Spulenelementen gelagert und durch die Innenräume der ringförmigen Spulenwindungen hindurchgeführt. Damit ist die Kompensationseinheit in der Art einer elektrischen Maschine ausgeführt, die durch eine um das Maschinenelement frei rotierbare Masse-Ring-Einheit mit einer zur dynamischen Kompensation von Torsionsstörschwingungen ausreichenden Masse gekennzeichnet ist. Der Ausgleich von Torsionsstörschwingungen erfolgt dann durch Aufbringen eines Drehmomentes zwischen dem rotierenden Maschinenelement und der um dieses Maschinenelement synchron rotierenden Masse- Ring-Einheit. Die Masse-Ring-Einheit kann eine Anzahl von Permanentmagnetringen haben, die auf mindestens einen vorzugsweise gekrümmten Zentrierstab aufgenommen sind. In dem Zwischenraum zwischen den nebeneinander liegenden Permanentmagnetringen sind bei dieser Ausführungsform ferromagnetische Füllelemente angeordnet. Der mindestens eine Zentrierstab ist mit einem Lager- element zur rotierbaren Lagerung der Masse-Ring-Einheit verbunden.
Eine Masse-Ring-Einheit mit einer solchen Anordnung von segmentweise aufgebauten Permanentmagnetringen mit hoher magnetischer Feldstärke, vorzugsweise aus dem Material NdFeB, in Verbindung mit ferromagnetischen Füllelementen, die den magnetischen Fluss über die entstehenden Versatzstrecken schließen, sowie den als Spannelemente dienenden Zentrierbögen wird eine hochwirksame Kompensationseinheit geschaffen, die eine sehr dynamische Kompensation von Torsionsstörschwingungen erlauben. Die Spulenelemente sind vorzugsweise an einem scheibenförmigen Träger angeordnet, der mit den rotierbaren Maschinenelementen verbunden ist.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Lagerelement zwischen Träger und Masse-Ring-Einheit zur frei drehbaren Lagerung der Masse-Ring-Einheit relativ zum Träger angeordnet ist. Damit ist sichergestellt, dass die Masse- Ring-Einheit innerhalb der Kompensationseinrichtung frei rotieren kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Regelungseinheit zur Erzeugung eines mit dem Kompensationssignal überlagerbaren Antriebssignals derart eingerichtet ist, dass das Antriebssignal eine vorgegebene Rotation der Masse-Ring- Einheit bewirkt. So kann beispielsweise mit Hilfe eines Gleichstroms, der in den Spulen eingestellt wird, die Masse-Ring-Einheit ohne tatsächliche Ist-Drehzahl des rotierbaren Maschinenelementes gegenüber dem rotierbaren Maschinenelement in eine synchrone, gebundene Rotation überführt werden. Diesem z. B. als Gleichstrom, vorzugsweise konstant gehaltenen Antriebssignal, wird dann das Kompensationssignal überlagert, so dass ein proportionaler Kompensationsstrom (mit positiven oder negativen Vorzeichen) zusätzlich in den Spu- len fließt, mit dem dann Torsionsstörschwingungen ausgeglichen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen :
Figur 1 - Skizze einer Kompensationseinrichtung mit Drehfrequenzerfas- sungsein heit, Kompensationseinheit und Regelungsein heit;
Figur 2 - Skizze der Kompensationsein heit aus Figur 1 in der Vorderansicht;
Figur 3 - Skizze der Kompensationsein heit aus Figur 1 und 2 in der Seiten- Schnittansicht mit zwei Spulen .
Figur 1 lässt eine Skizze einer Kompensationseinrichtung 1 für ein rotierbares Maschinenelement A1 , beispielsweise in Form einer rotierbaren Welle, erkennen.
Mit dem rotierbaren Maschinenelement A1 ist eine Drehfrequenzerfassungs- einheit A2 gekoppelt, die die Welle beispielsweise umschließt. Die Drehfre- quenzerfassungseinheit A2 ist zur Erfassung der tatsächlichen Drehfrequenz des rotierbaren Maschinenelementes A1 über die Zeit eingerichtet. Das von der Drehfrequenzerfassungseinrichtung A2 an die Regelungseinheit A7 abgegebene Drehfrequenzsignal ist der Sinus des absoluten Drehwinkels des rotierbaren Maschinenelementes A1 mit normierter Amplitude.
Die Regelungsein heit A7 verarbeitet das von der Drehfrequenzerfassungsein- heit A2 der Regelungsein heit A7 zugefü hrte Drehfrequenzsignal durch einen Phasenregelkreis A6. Der Phasenregelkreis A6 stellt seinen internen steuerbaren Oszillator in Frequenz und Phase so nach , dass im stationären Fall der Regelungsein heit A7 und ohne Torsionsstörschwingung des rotierbaren Maschinenelementes A1 der Verlauf des Sinussignal des internen Oszillators des Phasenregelkreises A6 hinsichtlich Frequenz und Phase exakt dem Verlauf des Sinussignal der Drehfrequenzerfassungsein heit A2 entspricht, so dass beide Sinusverläufe deckungsgleich werden. Die normierte und konstante Amplitude des Sinussignals der Drehfrequenzerfassungseinheit A2 ist dabei stets gleich der normierten und konstanten Amplitude des internen steuerbaren Oszillators des Phasenregelkreises A6. Das durch den Phasenregelkreis A6 am Ausgang des Phasenregelkreises anliegende Solldrehfrequenzsignal wird dann von dem Ist-Drehfrequenzsignal der Drehfrequenzerfassungseinheit A2 subtrahiert und die Differenz einem Signalinvertierer A8 zugeführt. Das durch den Phasenregelkreis A6 am Ausgang des Phasenregelkreises anliegende Solldrehfrequenzsignal wird dann von dem Ist-Drehfrequenzsignal der Drehfrequenzerfassungseinheit A2 subtrahiert und die Differenz einem Signalinvertierer A8 zugeführt. Ist der Phasenregelkreis A6 stationär und das rotierbare Maschinenelement A1 ohne Torsionsstörschwingungen, so sind das sinusförmige Ausgangssignal des Phasenregelkreises A6 und das sinusförmige Ausgangssignal der Drehfrequenzerfassungseinheit A2 zu jedem Zeitpunkt gleich, so dass das Signal hinter der Differenzstelle zu Null wird. Erscheinen am rotierbaren Maschineelement A1 Torsionstörschwingungen, so weicht das Signal hinter der Differenz- stelle aufgrund der Regelträgheit des Phasenregelkreises A6 von Null um den Betrag des Störwinkels ab. Auf diese Weise kann der Störwinkel unabhängig von der Grunddrehzahl des rotierbaren Maschinenelementes A1 dargestellt werden. Mit Hilfe des Signalinvertierers A8 wird der ermittelte Störwinkel in einen gegenphasigen Störwinkel umgewandelt, um ihn so für die Kompensation der Torsionsstörschwingung nutzen zu können. Der Ausgang des Signalinvertierers A8 ist an einen Multiplizierer A9 geführt, der die Amplitude des gewonnen phaseninvertierten Störanteils der Drehzahlinformation der Drehfrequenzerfassungseinheit A2 um einen Dämpfungsfaktor K von einer Dämpfungsfaktoreinheit A1 0 erhöht. Die Dämpfungsfaktoreinheit A1 0 kann beispielsweise einen digitalen Datenspeicher haben. Das dämpfungsfaktorbewertete Ausgangssignal des Multiplizierers A9 wird zu einem Leistungsverstärker A5 übertragen. Der Leistungsverstärker A5 führt der mechanischen Kompensationseinheit A4 zum gewonnenen phaseninvertierten Störanteil des Drehfrequenzsignals der Drehfrequenzerfassungseinheit A2, die im Falle einer Torsionsstör- Schwingungen des rotierbaren Maschinenelementes A1 erscheinen, signalproportionale Ströme über einen Schleifring A3 zu.
Die Regelungseinheit A7 kann beispielsweise mit Software in eine Rechenein- heit i mplementiert werden . Denkbar ist aber auch die Realisierung mit diskreten Bauelementen oder als kombinierte Software- und Hardware-Lösung z. B. in Verbindung mit einem„Field-Program mable-Gate-Array" (FPGA), einem Mik- rocontroller oder Mikroprozessor o. ä..
Figur 2 lässt die Kompensationsein heit A4 in der Vorderansicht erkennen. Es wird deutlich, dass die Kompensationseinheit A4 eine Doppelschale B6 hat, die mit Hilfe von Buchsen B5 starr auf einer durch die Achsendurchfü hrung B7 hindurch geführten Welle, d. h . auf das Maschinenelement A1 , befestigt ist. Die Doppelschale B6 ist aus zwei scheibenförmigen Platten gebildet, die parallel zueinander angeordnet sind und das rotierbare Maschinenelement A1 u mschlie ßen . Die beiden scheibenförmigen Platten der Doppelschale B6 werden durch Befestigungselemente B8, wie beispielsweise Schrauben, miteinander befestigt und kraftschlüssig auf dem I nnenring eines Lagers B4 fixiert. Das La- ger B4 ist am Au ßenumfang der scheibenförmigen Doppelschale B6 angeordnet.
Weiterhin trägt die scheibenförmige Doppelschale B6 Spulenelemente B20, die beispielsweise gleichverteilt um den U mfang der Doppelschale B6 angeordnet sind. I m dargestellten Beispiel sind vier Spulenelemente B20 im Winkel von 90 ° zueinander auf der Doppelschale montiert. Die Spulenelemente B20 haben Spulenwindungen B1 auf einem mit der Doppelschale B6 verbundenen Spulenkörper B2. Auf der Au ßenseite des Lagers B4 ist eine Masse-Ring-Einheit B1 2 montiert. Mit Hilfe des Lagers B4 ist die Masse-Ring-Ein heit B1 2 frei u m die Doppelschale B6 und relativ zu den Spuleneinheiten B20 und damit auch frei u m das rotierbare Maschinenelement A1 rotierbar. Die Masse-Ring-Ein heit B1 2 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus vier u m den U mfang gleichverteilt ange- ordneten Segmenten jeweils aus einem gebogenen Zentrierstab B1 1 gebildet, der eine Anzahl von Permanentmagnetringen B9 mit hoher magnetischer Feldstärke und zwischenliegende ferromagnetische Füllelemente B1 0 trägt. Die Permanentmagnetringe B9 sind vorzugsweise aus dem Material Nd FeB (Neo- dym-Eisen-Bor) gefertigt. Die ferromagnetischen Füllelemente B1 0 dienen zu m Schließen des magnetischen Flusses über die entstehenden Versatzstrecken. Jedes Segment der Masse-Ring-Ein heit B1 2 wird mit Hilfe von Segmentspannelementen B3 kraftschlüssig auf dem Au ßenring des Lagers B4 fixiert. Hierzu sind die Segmentspannelemente B3 fest mit dem Au ßenring des Lagers B4 verbunden. Die freien Enden zugeordneter Zentrierbögen B1 1 sind durch Öffnungen der Segmentspannelemente B3 gefü hrt und mit Hilfe z. B. von Muttern an dem Segmentspannelement B3 befestigt. Die Masse-Ring-Einheit B1 2 und die Spulenelemente B20 sind so aufeinander ausgerichtet, dass die Masse-Ring-Ein heit B1 2 von den Spulenelementen B20 ringförmig (mindestens teilweise oder auch vollständig) u mfasst werden .
Dies ist aus der Figur 3 deutlicher erkennbar, die eine Seiten-Schnitt-Ansicht der Kompensationsein heit A4 zeigt.
Deutlich wird, dass Spulenkörper B2 der Spuleneinheiten B20 die Masse-Ring- Ein heit B1 2 ringförmig, aufgrund des äu ßeren Spaltes teilweise, umfassen. I n den Spulenkörpern B2 sind Spulenwindungen B1 geführt, u m einen magneti- sehen Fluss bei Stromfluss durch die Spulenwindungen B1 zu induzieren. Mit Hilfe dieses magnetischen Flusses ist die Masse-Ring-Ein heit B1 2 auf dem Lager B4 relativ zu den Spulenein heiten B20 und zu dem damit fest gekoppelten rotierbaren Maschinenelement A1 zur Rotationsbewegung antreibbar. Erkennbar ist weiterhin , dass das Lager B4 und die Spuleneinheiten B20 von einer aus zwei parallel zueinander angeordneten scheibenförmigen Platten gebildeten Doppelschale B6 getragen werden . Die Doppelschale B6 wird mit Hilfe von Schraubverbindungen als Befestigungselemente B8 miteinander verbunden und ist auf dem rotierbaren Maschinenelement A1 aufgespannt. Zur dreh- festen Fixierung der Doppelschale B6 auf dem rotierbaren Maschinenelement A1 sind Achsendurchführungen B7 mit konisch zulaufender Innenbohrung und Buchsen B5 vorgesehen . Die Formgestaltung der Doppelschale B6 stellt sicher, dass bei deren Ver- schraubung über die Befestigungselemente B8 die Spulenkörper B2 kraftschlüssig in der Kompensationseinheit A4 fixiert werden. Das Lager B4 stellt sicher, dass die Masse-Ring-Einheit B1 2 innerhalb der Kompensationseinheit A4 frei rotieren kann. Die Spulen B1 sind elektrisch mit dem Leistungsverstärker A5 über einen Schleifring A3 verbunden.
Die vom Leistungsverstärker A5 über den Schleifring A3 in den Spulenwindungen B1 eingestellten Ströme folgen dem mit dem Dämpfungsfaktor K bewerte- ten Ausgangssignal des Multiplizierers A9 mit sehr hoher Dynamik, da die elektrische Zeitkonstante der Spulenwindungen B1 zu diesem Zweck gering gehalten wird. Die Ströme in den Spulenwindungen B1 haben die Entstehung magnetischer Felder zur Folge, die zusammen mit den magnetischen Feldern der aus Permanentmagnetringen B9 gebildeten Masse-Ring-Einheit B1 2 Kraft- Wirkungen verursachen, die Drehmomente zwischen der Masse-Ring-Einheit B1 2 und den Spulenwindungen B1 bzw. den Spulenelementen B20 nach sich ziehen. Da die Spulenelemente B20 über die Doppelschale B6 und die Buchsen B5 kraftschlüssig mit dem rotierbaren Maschinenelement A1 (Welle) verbunden sind, führt das oben genannte Drehmoment zu einem Drehmoment zwischen der Masse-Ring-Einheit B1 2 und dem rotierbaren Maschinenelement A1 .
Mit Hilfe eines Gleichstromes, der durch den Leistungsverstärker A5 in den Spulenwindungen B1 eingestellt wird und der den Strömen, die dem Aus- gangssignal des Multiplizierers A9 proportional sind, überlagert ist, wird die Masse-Ring-Einheit B1 2 unabhängig von der Drehzahl des rotierbaren Maschinenelementes A1 , d. h. der Welle, gegenüber dem rotierbaren Maschinenelement A1 in eine synchrone, gebundene Rotation überführt. Die dem Ausgangssignal des Multiplizierers A9 proportionalen Ströme des Leistungsverstärkers A5 führen unabhängig von der Drehzahl des rotierbaren Maschinenelementes A1 zu einer Winkelauslenkung der Masse-Ring-Einheit B1 2 gegenüber dem rotierbaren Maschinenelement A1 aus der Relativ- Kongruenten-Lage beider zueinander heraus, die Winkelbeschleunigungskräfte zwischen Masse-Ring-Einheit B1 2 und rotierbaren Maschinenelemente A1 zur Folge hat. Die Regelungseinheit A7 stellt sicher, dass die Ströme des Leistungsverstärkers A5 zu jedem Zeitpunkt so eingestellt werden, dass diese Win- kelbeschleunigungskräfte so gerichtet sind, dass sie den durch die Drehfre- quenzerfassungseinheit A2 aufgenommenen Drehzahlveränderungen entgegenwirken. Stördrehschwingungen des rotierbaren Maschinenelementes A1 werden auf diese Weise unabhängig ihrer Frequenz und unabhängig von der mittleren Drehzahl des rotierbaren Maschinenelementes A1 elektromechanisch bedämpft. Die elektrischen Energiebeträge, die in den Phasen des Entgegenwirkens der Winkelbeschleunigungskräfte gegen unerwünschte Drehzahlveränderungen des rotierbaren Maschinenelementes A1 entstehen und der elektro- mechanischen Dämpfung proportional sind, werden vom Leistungsverstärker A5 in Form thermischer Energie in die Umgebung ausgetragen.

Claims

Patentansprüche:
1 . Kompensationseinrichtung (1 ) zur Kompensation von Torsionsstörschwin- gungen an rotierbaren Maschinenelementen (A1 ) mit: einer Drehfrequenzerfassungseinheit (A2) zur Erfassung der tatsächlichen Drehfrequenz eines rotierbaren Maschinenelementes (A1 ) über die Zeit,
- einer Kompensationseinheit (A4), die mit dem rotierbaren Maschinenelement (A1 ) gekoppelt ist und mindestens einen über ein Kompensationssignal ansteuerbaren Aktor zur Kompensation von translatorischen Stördrehschwingungen hat, und
einer Regelungseinheit (A7), die zur Erzeugung des Kompensations- Signals in Abhängigkeit der erfassten tatsächlichen Drehfrequenz eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinheit (A4) eine frei rotierbar um das rotierbare Maschinenelement (A1 ) angeordnete und antreibbare Masse-Ring-Einheit (B1 2) hat, und dass mindestens ein Aktor als Koppeleinheit zur mechanischen Kopplung des rotierbaren Maschinenelementes (A1 ) mit der Masse- Ring-Einheit (B1 2) ausgebildet ist.
2. Kompensationseinrichtung (A4) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Masse-Ring-Einheit (B1 2) über den Umfang der Masse- Ring-Einheit (B1 2) verteilt angeordnete Magnete hat und dass Spulenelemente (B20) mit dem rotierbaren Maschinenelement (A1 ) drehfest gekop- pelt sind, wobei die Spulenelemente (B20) und die Magnete so ausgerichtet sind, dass durch das Magnetfeld der Magnete und das durch Strom- fluss durch die Spulenelemente (B20) induzierte Magnetfeld eine Kraft zwischen Spulenelement (B20) und Masse-Ring-Einheit (B1 2) erzeugbar ist.
3. Kompensationseinrichtung (A4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- net, dass eine gradzahlige Anzahl von Spulenelementen (B20) über den
Umfang des rotierbaren Maschinenelementes (A1 ) gleichverteilt angeordnet sind, wobei die Spulenelemente (B20) Spulenwindungen (B1 ) haben, die die Magnete ringförmig umfassen, wobei die Masse-Ring-Einheit (B1 2) relativbeweglich zu den Spulenelementen (B20) gelagert und durch die Innenräume der ringförmigen Spulenwindungen (B1 ) hindurchgeführt ist.
4. Kompensationseinrichtung (A4) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse-Ring-Einheit (B1 2) eine Anzahl von Permanentmagnetringen (B9) hat, die auf mindestens einen Zentrier- stab (B1 1 ) aufgenommen sind, wobei in dem Zwischenraum zwischen nebeneinanderliegenden Permanentmagnetringen (B9) ferromagnetische Füllelemente (B1 0) angeordnet sind, wobei der mindestens eine Zentrierstab (B1 1 ) mit einem Lager (B4) zur rotierbaren Lagerung der Masse- Ring-Einheit (B1 2) verbunden ist.
5. Kompensationseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenelemente (B20) an einem scheibenförmigen Träger angeordnet sind und der Träger mit dem rotierbaren Maschinenelement (A1 ) verbunden ist.
6. Kompensationseinrichtung (A4) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lager (B4) zwischen Träger und Masse-Ring- Einheit (B1 2) zur frei drehbaren Lagerung der Masse-Ring-Einheit (B1 2) relativ zum Träger angeordnet ist.
7. Kompensationseinrichtung (A4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinheit (A7) zur Erzeugung eines mit dem Kompensationssignal überlagerbaren Positionie- rungssignals derart eingerichtet ist, dass das Positionierungssignal eine gegenüber der Rotation des rotierbaren Maschinenelements (A1 ) gebundene und synchrone Rotation der Masse-Ring-Einheit (B1 2) bewirkt.
8. Kompensationseinrichtung (A4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinheit (A7) einen Phasenregelkreis (A6) zur Nachbildung einer Solldrehfrequenz hat, die der Drehfrequenz des rotierbaren Maschinenelementes (A1 ) entspricht, wenn dieses frei von Torsionsschwingungen ist, und zur Bildung der Differenz zwischen der mit Hilfe des Phasenregelkreises (A6) bestimmten Solldrehfrequenz und der mit Hilfe der Drehfrequenzerfassungseinheit (A2) erfass- ten tatsächlichen Drehfrequenz des rotierbaren Maschinenelementes (A1 ) und zur Invertierung dieser Differenz mit Hilfe des Signalinvertierers (A8) und zur Multiplikation des Ausgangssignals des Signalinvertierers (A8) mit dem Signal des Dämpfungsfaktors (K) eines Konstantengebers (A1 0) zum Erhalt des Kompensationssignals eingerichtet ist.
Verfahren zur Kompensation von Torsionsstörschwingungen an rotierbaren Maschinenelementen (A1 ) mit einer Kompensationseinrichtung (A4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch synchrone Rotation einer antreibbaren Masse-Ring-Einheit (B1 2) um das rotierbare Maschinenelement (A1 ) und mechanische Kopplung des rotierbaren Maschinenelementes (A1 ) mit der angetriebenen Masse-Ring-Einheit (B1 2) derart, dass eine Kraft zwischen dem rotierbaren Maschinenelement (A1 ) und der angetriebenen rotierenden Masse-Ring-Einheit (B1 2) zur
Kompensation translatorischer Stördrehschwingungen aufgebracht wird.
1 0. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch elektrisches Ansteuern von Spulen (B1 ) der Masse-Ring-Einheit (B1 2) mit Hilfe eines Leistungs- Verstärkers (A5) derart, dass die entstehenden Kräfte zuwischen der Masse-Ring-Einheit (B1 2) und dem rotierbaren Maschinenelement (A1 ) zur Kompensation von Torsionsstörschwingungen des rotierbaren Maschinenelementes (A1 ) führen, indem die von dem Leistungsverstärker (A5) in die Spulen (B1 ) eingeprägten Ströme dem Ausgangssignal einer Regelungseinheit (A7) folgen. Verfahren nach Anspruch 9 oder 1 0, gekennzeichnet durch Ermitteln der Differenz zwischen einer mit einem Phasenregelkreis (A6) ermittelten Soll-
Drehfrequenz des rotierbaren Maschinenelementes (A1 ) und der erfass- ten tatsächlichen Ist-Drehfrequenz und mechanische Kopplung des rotierbaren Maschinenelementes (A1 ) mit der rotierenden Masse-Ring-Einheit (B1 2) in Abhängigkeit von der ermittelten, mit einem Dämpfungsfaktor (K) nach Phaseninvertierung multiplizierten Differenz.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015107969A1 (de) 2015-05-20 2016-11-24 Technische Universität Clausthal Kompensationseinrichtung und Verfahren zur Kompensation von Torsionsstörschwingungen

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1242059B (de) * 1964-11-26 1967-06-08 Siemens Ag Resonanzschwingungsdaempfer zur Daempfung von Drehschwingungen der Wellen umlaufender Maschinen, insbesondere elektrischer Maschinen
WO2004112234A1 (de) 2003-06-13 2004-12-23 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Verfahren und dämpfungsvorrichtung zur dämpfung einer torsionsschwingung in einem rotierenden antriebsstrang
DE4447574B4 (de) * 1994-02-28 2006-07-13 Temic Automotive Electric Motors Gmbh Verfahren zur aktiven Schwingungsdämpfung und ein System zu dessen Durchführung
EP2017471A2 (de) 2007-04-27 2009-01-21 Nordex Energy GmbH Vorrichtung zur aktiven Dämpfung eines Triebstrangs bei einer Windenergieanlage
DE102010046669A1 (de) * 2009-10-08 2011-04-14 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Steuerung eines drehzahladaptiven Tilgers

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4699097A (en) * 1984-08-31 1987-10-13 Mazda Motor Corporation Means for suppressing engine output torque fluctuations
DE4447537B4 (de) * 1994-02-28 2006-04-20 Temic Automotive Electric Motors Gmbh Verfahren und System zur aktiven Schwingungsdämpfung
US5553514A (en) * 1994-06-06 1996-09-10 Stahl International, Inc. Active torsional vibration damper

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1242059B (de) * 1964-11-26 1967-06-08 Siemens Ag Resonanzschwingungsdaempfer zur Daempfung von Drehschwingungen der Wellen umlaufender Maschinen, insbesondere elektrischer Maschinen
DE4447574B4 (de) * 1994-02-28 2006-07-13 Temic Automotive Electric Motors Gmbh Verfahren zur aktiven Schwingungsdämpfung und ein System zu dessen Durchführung
WO2004112234A1 (de) 2003-06-13 2004-12-23 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Verfahren und dämpfungsvorrichtung zur dämpfung einer torsionsschwingung in einem rotierenden antriebsstrang
EP2017471A2 (de) 2007-04-27 2009-01-21 Nordex Energy GmbH Vorrichtung zur aktiven Dämpfung eines Triebstrangs bei einer Windenergieanlage
DE102010046669A1 (de) * 2009-10-08 2011-04-14 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Steuerung eines drehzahladaptiven Tilgers

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. ALIZADEH: "Dissertation", 2005, TECHNISCHE UNIVERSITÄT DARMSTADT, article "Robuste Regelung zur aktiven Schwingungsdämpfung elastischer Rotoren mit Piezo-Stapelaktoren"
TH. EUTEBACH: "Dissertation", 2000, UNIVERSITÄT SIEGEN, article "Ein Beitrag zur Bedämpfung von Torsionsschwingungen in hochdynamischen Industrieantrieben"
TH. ZÖLLNER; TH. LEIBFRIED; A.M. MIRI: "ETG-Kongress", 2009, VDE VERLAG GMBH, article "Dämpfung von Torsionsschwingungen mittels einer leistungselektronischen Netzkomponente", pages: 27,28

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