AT233104B - Selbsttätige magnetische Traglagerentlastung für vertikale Maschinen oder horizontale Maschinen mit Axialschub - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Selbsttätige magnetische Traglagerentlastung für vertikale Maschinen oder horizontale Maschinen mit Axialschub 
Es ist bekannt, bei elektrischen Maschinen mit vertikaler Welle (insbesondere bei Wasserkraftgenera- toren) die an dem Traglager des umlaufenden Teiles entstehenden Verluste dadurch zu vermindern, dass man eine magnetische Traglagerentlastung vorsieht, bei der Hubmagnete auf den umlaufenden Teil ver- tikal nach oben gerichtete Zugkräfte ausüben und dadurch das Traglager ganz oder teilweise entlasten. Da jedoch das Traglager bei einem eventuellen Versagen der magnetischen Entlastung den weiteren Betrieb mit der gesamten vertikalen Belastung gestatten muss, ist das Traglager mit einer derartigen Spurfläche auszustatten, dass sich in diesem Störungsfall keine unzulässig hohe Flächenpressung ergibt.

   Wird nun das Traglager bis auf eine geringe Restlast magnetisch entlastet, so ergibt sich dann eine relativ kleine Flächenpressung. Dies hat nun eine Verschlechterung des Reibungskoeffizienten an den Lagerflächen zur Folge, da dieser Koeffizient nach der hydrodynamischen Lagertheorie umgekehrt proportional dem Wurzelwert der Flächenpressung ist. Die Verminderung der Reibungsarbeit im Traglager entspricht also nicht wie erwünscht linear der Verringerung der Last, sondern nur dem entsprechenden Wurzelwert. 



   Bei einer weiteren bekannten Anordnung wird die Welle mit dem dem Läufer tragenden Traglager magnetisch entlastet indem ein mit Gleichstrom erregter, stillstehender Magnet auf einen mit der Welle verbundenen Anker über einen Luftspalt eine Anziehungskraft ausübt, die das Gewicht der Welle und der an dieser befestigten Teile der Maschine teilweise, ganz oder übersteigen aufhebt. Im ersten Fall wird das Traglager entlastet, im zweiten Fall wird die Welle vom Traglager abgehoben und frei schwebend getragen, während im dritten Fall die Welle an einem Gegentraglager zum Anliegen kommt. Da das Gewicht der Welle mit den daran befestigten Teilen der Maschine je nach den Betriebsbedingungen stark schwanken kann, beispielsweise bei einem Wasserkraftgenerator durch Beaufschlagung bzw.

   Entlastung der an der vertikalen Welle hängenden Turbine, muss die vom Magnet aufgebrachte, entlastende Kraft in Abhängigkeit vom Gewicht der Welle geregelt werden ; denn bei Verringerung der Entfernung zwischen Magnet und Anker nimmt die Anziehungskraft an sich stark zu, während sie mit grösser werdender Entfernung stark abnimmt. 



   Es ist bekannt, denErregerstrom des Magneten durch feinfühlige Regeleinrichtungen entsprechend dem jeweiligen Gewicht der Welle beispielsweise durch Druckdosen zu regeln. Diese Regeleinrichtungen sind sehr aufwendig und bereiten Schwierigkeiten bezüglich ihrer Stabilität. Ausserdem ist es bekannt, den den Magnet erregenden Strom dadurch zu regeln, dass am Magnet und am Anker mindestens zwei Paare von einander gegenüberstehenden Platten angeordnet sind, die mindestens zwei Kondensatoren bilden, deren Luftspalte sich proportional der Entfernung zwischen Magnet und Anker verändern. Diese Kondensatoren werden von hochfrequenten Strömen durchflossen und beeinflussen mit Hilfe   eines Röhrenverstärkers Infolge   ihrer mit wechselndem Abstand wechselnden Kapazität den den Magnet erregenden Gleichstrom.

   Auch diese Anordnung lässt sich bei elektrischen Maschinen z. B. bei Wasserkraftgeneratoren, bei denenerhebliche Laststösse auftreten können, nur schwer stabilisieren. 



   Bei einer weiteren bekannten Anordnung wird die erforderliche Erregung für den Hauptmagnet von Gleichstromquellen ausserhalb der Maschine geliefert. Bei Ausfall dieser Stromquelle wird die Traglagerentlastung unwirksam, so dass grosse Sorgfalt auf die Sicherheit der Stromversorgung gelegt werden muss, oder aber das Traglager muss geeignet sein, zumindest für kurze Zeit die volle Belastung zu tragen. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Ferner sind durch die deutsche Patentschrift Nr. 864945 magnetische Traglagerentlastungen, insbeson- dere   für Kleingeräte, bekanntgeworden,   die im Zusammenwirken des Magneten als Induktivität und eines
Kondensators arbeiten, so dass eine stellungsabhängige Entlastungskraft nach dem Resonanzverfahren er- reicht wird. 



  Diese Einrichtung bleibt aber abhängig von einer äusseren Spannungsquelle und ausserdem von deren
Frequenzkonstanz. 



   Die Erfindung setzt sich zum Ziel, alle diese vorher erwähnten Nachteile zu vermeiden. 



   Gegenstand der Erfindung ist eine selbsttätige, magnetische Traglagerentlastung für vertikale Maschi- nen oder   horizontale Maschinen mitAxiaIschub,   insbesondere elektrische Maschinen kleiner und mittlerer Leistung. Erfindungsgemäss wird als Hubmagnet eine   durchKondensatoren selbsterregte,   mehrphasige Syn- chronmaschine mit senkrecht zur Wellenachse liegendem Luftspalt und ausgeprägten Polen verwendet. 



   Weiters wird nach der Erfindung die Remanenz der mehrphasigen Synchronmaschine durch geeignet ange- brachte Permanentmagnete vergrössert. 



   Es wird somit erfindungsgemäss eine Lagerentlastung geschaffen, die ohne fremde Stromquelle sofort wirksam wird, sobald die Maschine im Lauf ist. Die benötigte Energie wird aus der Antriebsleistung der Ge- samtmaschine entnommen. Es wird dabei eine mehrphasige Synchronmaschine als Wechselstrommagnet vorzugsweise als Drehstrommagnet verwendet. Die Synchronmaschine wird mit einer schwachen perma- nenten Erregung versehen und auf passend bemessene Kondensatoren belastet, so dass sich die Maschine selbst erregt. Im Luftspalt entstehen dabei grosse magnetische Feldstärken. die die beabsichtige Lagerentlastung herbeiführen. 



   Durch das Zusammenwirken der synchronen Reaktanz mit der äusseren Kapazität ist die Zugkraft sehr stark von der Frequenz bzw. von der Drehzahl abhängig. Daher eignet sich die erfindungsgemässe Trag- lagerentlastung besonders für Maschinen, insbesondere elektrische Maschinen mit konstanter Drehzahl für kleinere und mittlere Grössen. 



   Bei diesen Maschinen kann man mit Hilfe der Lagerentlastung noch mit handelsüblichen Wälzlagern als Spurlager auskommen. Fällt beim Auslauf die Drehzahl ab, so fällt auch die Zugkraft stark ab, jedoch steigt bei Wälzlagern die Belastbarkeit bei abnehmender Drehzahl stark an. Dadurch wird ein Betrieb beim
Anfahren und Abstellen, ja sogar innerhalb eines gewissen Drehzahlbereiches, ermöglicht. Die an den
Kondensatoren auftretende Spannung kann ausserdem noch für mess- und regeltechnische Zwecke heran- gezogen werden, da sie bei einer bestimmten Drehzahl ein stark ausgeprägtes Maximum aufweist. Die
Frequenz kann mit der Anzahl der Pole gewählt werden und man wird sie mit Rücksicht auf die Konden-   satorensohochalsmöglichwählen.

   WieinFig. 3dargestellt. sollbeiderBetriebsdrehzahlderWert w2CLD221,    jedoch kleiner als 1 sein, wobei   bedeutet : w   die Kreisfrequenz bei Betriebsdrehzahl, LD die synchrone
Reaktanz pro Phase und C die Belastungskapazität pro Phase ; sodann verläuft die Zugkraft bei variabler
Drehzahl etwa wie in Fig. 3 dargestellt. Die synchrone Reaktanz wird zweckmässigerweise hoch gewählt, d. h. der Hubmagnet wird mit einem möglichst kleinen Luftspalt ausgeführt. 



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. 



   Fig. 1 zeigt ein konstruktives Ausführungsbeispiel, Fig. 2 ein schematisches, elektrisches Schaltbild. 



   Auf der Welle 1 der Maschine sitzt die Tragscheibe 2, die sich gegen eine Wellenschulter abstützt. Die
Tragscheibe 2 hat im waagrechten Luftspalt 9 radial verlaufende Pole 3 ausgefräst, denen durch die Per- manentmagnetplatte 4 eine ausgeprägte Remanenz verliehen wird, so dass die Pole 3 abwechselnd Nord- und Südmagnetismus aufweisen. Der Tragscheibe 2 gegenüber steht mit kleinem Luftspalt 9 der mit ra- dialen Nuten versehene Blechkörper 5, in dessen Nuten eine mehrphasige, insbesondere dreiphasige Wech- selstromwicklung 6 eingelegt ist. Der Blechkörper 5 kann   durch Wickeln vonBlechstreifen hergestellt   wer- den und ist über die Presskonstruktion 7 mit dem Stator 8 fest verbunden.

   Die mehrphasige Wechselstrom- wicklung ist auf passend bemessene Kondensatoren geschaltet   PATENTANSPRÜCHE :    
1 ; Selbsttätige magnetische Traglagerentlastung für vertikale Maschinen oder horizontale Maschinen mit Axialschub, insbesondere für elektrische Maschinen kleiner und mittlerer Leistung, dadurch gekenn- zeichnet, dass als Hubmagnet eine, durch Kondensatoren selbst erregte, mehrphasige Synchronmaschine mit senkrecht zur Maschinenwelle liegendem Luftspalt und ausgeprägten Polen verwendet wird.

Claims (1)

1. 2. Selbsttätige magnetische Traglagerentlastung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Remanenz der mehrphasigen Synchronmaschine durch geeignet angebrachte Permanentmagnete vergrössert ie1 <Desc/Clms Page number 3> 3. Selbsttätige magnetische Traglagerentlastung nach den Ansprüchen l und 2. dadurch gekennzeichnet, dass die Luftspaltfläche zu Stabilisierungszwecken konisch ausgebildet ist.

   4. Selbsttätige magnetische Traglagerentlastung nach den Ansprüchen l bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bewickelte Blechkörper durch Aufwickeln von Blechstreifen hergestellt ist.