BE1019128A3

BE1019128A3 - Gelamelleerde kern van een magneetlager en werkwijze voor het vervaardigen van zulke gelamelleerde kern.

Info

Publication number: BE1019128A3
Application number: BE2009/0817A
Authority: BE
Original assignee: Atlas Copco Airpower Nv
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2012-03-06
Also published as: CA2779291A1; CN102792556A; JP2013510270A; RU2012123401A; CN102792556B; WO2011054065A8; US9356488B2; KR101387666B1; CN105207376B; JP5840134B2; BR112012010767A2; US20160036294A1; KR20120120156A; WO2011054065A2; US20120212093A1; US9590470B2; CN105207376A; EP2497182A2; CA2779291C; WO2011054065A3

Abstract

De kern in een gecombineerd radiaal-axiaal magneetlager wordt gestapeld uit gecoate lamellen die elk voorzien zijn van tenminste één radiale snede. Door deze sneden worden geinduceerde circulatiestromen, veroorzaakt door een veranderende axiale controleflux door de centrale holte in de kern, vermeden. Magnetische symmetrie wordt behouden door elke lamel over een bepaalde hoek te verdraaien ten opzichte van de vorige lamel. Deze schikking vermindert de verliezen in het magneetlager en verbetert de prestaties van het axiale kanaal.

Description

Gelamelleerde kern van een magneetlager en werkwijze voor het vervaardigen van zulke gelamelleerde kern.

Domein van de uitvinding

Deze uitvinding heeft betrekking op magneetlagers voor roterende machines waarbij het lager een geïntegreerd radiaal-axiaal ontwerp heeft en waarbij de axiale controleflux vloeit door de centrale opening van een zachtmagnetische kern.

Achtergrond van de uitvinding

Met magneetlagers kan een contactloze ophanging verkregen worden. Hun beperkte wrijving maakt hen aantrekkelijk voor hoge snelheidstoepassingen. Het ontwerp van roterende hoge snelheidsmachines wordt vaak bemoeilijkt door rotordynamische beperkingen. In die zin draagt elke vermindering van de axiale lengte van een as bij tot de rotordynamische marge. Deze eigenschap wordt maximaal benut in zogenaamde combolagers. Dit zijn lagers waarbij het ontwerp axiale en radiale kanalen integreert in een compacte schikking waarin verschillende functionele onderdelen met elkaar worden gedeeld.

In octrooien en in de literatuur kunnen meerdere voorbeelden van combolagers gevonden worden. Vaak kruist het pad van de axiale controleflux de centrale opening van een gelamelleerde kern van ferromagnetisch materiaal. Voorbeelden hiervan kunnen gevonden worden in octrooien of octrooivoorstellen US 5.514.924, US 6.268.674, US 6.727.617, WO 2008/074045, CN 1.737.388. Andere voorbeelden worden gevonden in de literatuur, zoals bijvoorbeeld in de artikels van Imoberdorf et al., Pichot et al. en Buckner et al. In combolagers van het type getoond in US octrooi nr. 6.359.357 Bl van Blumenstock, kruist de axiale controleflux de centrale opening van een gelamelleerde kern van ferromagnetisch materiaal echter niet.

De prestaties van het axiale kanaal van een combolager kunnen negatief beïnvloed worden indien het pad van de axiale controleflux de centrale opening van een gelamelleerde kern kruist of, meer algemeen, indien een combolager een gebied bevat waarin een elektrisch geleidend pad de controleflux omringt. In dat geval kan een veranderende controleflux elektrische spanningen induceren in het omliggende materiaal. Deze geïnduceerde spanningen veroorzaken circulerende stromen, dus eveneens Joule verliezen, wanneer het pad gesloten en elektrisch geleidend is. Feitelijk kan een dergelijke gelamelleerde kern beschouwd worden als de kortgesloten secundaire spoel van een transformator, waarbij de axiale controlespoel de primaire spoel vormt. Het effect is frequentieafhankelijk: het verlies neemt toe met de frequentie. Voor een gegeven axiale controlestroom en frequentie, beperkt het Joule verlies de kracht die gerealiseerd kan worden. Bijgevolg wordt de prestatie van het axiale kanaal beïnvloed.

Gelijkaardige verschijnselen kunnen zich voordoen in de gelamelleerde kern waarop de axiale actuator kracht uitoefent. In dat geval treedt de controleflux de gelamelleerde kern zelf binnen, maar de fysische verklaring is dezelfde. In US octrooi nr. 6.268.674 stelt Takahashi voor om een reeks regelmatig verdeelde radiale sneden aan te brengen in een dergelijke kern. Uiteraard worden de lamellen dan niet over hun volledige dikte gesneden, om voldoende sterkte tijdens het roteren te behouden. Door dit te doen blijven de geïnduceerde stromen plaatselijk, op voorwaarde dat de controleflux enkel de aangesneden zones binnentreedt. Deze techniek biedt enkel een oplossing voor de gelamelleerde kern waarop de actuator werkt. De globale controleflux blijft echter nog steeds omringd door de kern in de stator. . .

Voor zover we kunnen oordelen, werden andere technieken voor het reduceren van dit soort verliezen nog niet beschreven. In dit octrooi wordt een andere techniek voor de vermindering van het verlies voorgesteld. Het kan, zowel gebruikt worden voor de rotorkern, als voor de statorkern van magnetische combolagers.

Samenvatting van de uitvinding

Deze uitvinding heeft betrekking op een gelamelleerde kern van een stator of een rotor van een gecombineerd radiaal-axiaal magneetlager met een basisveld opgewekt door permanente magneten of stromen. De gelamelleerde kern bevat een massieve stapeling van vlakke zachtmagnetische individuele lamellen. De individuele lamellen hebben de topologische eigenschap homotopie-equivalent te zijn aan een bol, om tenminste één fysische onderbreking voor circulerende stromen te verkrijgen in het vlak van de lamellen. De massieve stapeling heeft de topologische eigenschap homotopie-equivalent te zijn aan een ring, met de bedoeling magnetische symmetrie te verkrijgen.

Een circulerende stroom wordt in dit verband gedefinieerd als een stroom die door het zachtmagnetische materiaal vloeit en een gesloten pad beschrijft dat het centrum van dé massieve stapeling omsluit.

De homotopie-equivalentie tussen een vlakke lamel en een bol geeft aan dat de vlakke lamel virtueel tot een bol kan worden omgevormd door enkel buig-, rek- en/of krimpoperaties toe te passen. Snij- of verlijmingsoperaties zijn daarbij niet toegestaan. Op gelijkaardige wijze geeft de homotopie-equivalentie tussen een massieve stapeling en een ring aan dat de massieve stapeling virtueel tot een ring omgevormd kan worden door enkel buig-, rek- en/of krimpoperaties toe te passen.

Met de bewoording "om tenminste één fysische onderbreking voor circulerende stromen te verkrijgen in het vlak van de lamellen" wordt hier met andere woorden bedoeld dat in het vlak van de lamellen een nagenoeg volledig omsloten zacht-magnetisch pad ontstaat met tenminste één fysische onderbreking voor circulerende stromen.

Onder een nagenoeg omsloten zacht-magnetisch pad wordt hier bij voorkeur een pad verstaan dat een omspanning kent van minstens 75%, en nog meer voorkeurdragend van minstens 95%.

De huidige uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor het opbouwen van een gelamelleerde kern van een stator of een rotor van een gecombineerd radiaal-axiaal magneetlager, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: - het voorzien van een reeks vlakke zachtmagnetische lamellen waarvan de topologische vorm homotopie-equivalent is aan dat van een bol; - het schikken van een eerste zachtmagnetische laag zodanig dat tenminste één fysische onderbreking voor circulerende stromen wordt bekomen; - het verdraaien en/of keren van alle opeenvolgende zachtmagnetische lagen ten opzichte van hun voorgaande zachtmagnetische lagen; - het consolideren van de resulterende verzameling van zachtmagnetische lagen.

Ook heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het opbouwen van een gelamelleerde kern van een stator of een rotor van een gecombineerd radiaal-axiaal magneetlager, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat : - het voorzien van een reeks vlakke zachtmagnetische lamellen waarvan de topologische vorm homotopie-equivalent is aan dat van een bol; het schikken van een eerste veelheid aan zachtmagnetische lagen zodanig dat tenminste één fysische onderbreking voor circulerende stromen wordt bekomen en zodanig dat de tenminste één fysische onderbreking in alle aangrenzende lagen samenvallen; het schikken van opeenvolgende veelheden aan zachtmagnetische lagen op dezelfde manier als de eerste veelheid aan zachtmagnetische lagen, maar zodanig dat alle opeenvolgende veelheden aan zachtmagnetische lagen verdraaid en/of gekeerd zijn ten opzichte van hun voorgaande veelheid aan zachtmagnetische lagen; - het consolideren van de resulterende verzameling van zachtmagnetische lagen.

Door een statorkern of rotorkern van een combolager op deze manier op te bouwen, kunnen circulerende wervelstromen veroorzaakt door een veranderende controleflux niet ontstaan. Bijgevolg dalen de verliezen in het lager en verbeteren de prestaties van de axiale actuator.

Korte beschrijving van de figuren

Met de bedoeling de kenmerken van de uitvinding beter te illustrerèn, wordt hierna als voorbeeld zonder enig beperkend karakter een beschrijving gegeven van enkele voorkeursuitvoeringsvormen van een gelamelleerde kern voor een stator of rotor van een gecombineerd radiaal-axiaal magneetlager volgens deze uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 een halve langsdoorsnede van een eerste type combolager voorstelt met een basisveld opgewekt door permanente magneten, zoals dat bekend is binnen de huidige stand van de technologie; figuur 2 een langsdoorsnede van een tweede type combolager voorstelt met een basisveld opgewekt door permanente magneten, zoals dat bekend is binnen de huidige stand van de technologie; figuur 3 een langsdoorsnede van een derde type combolager voorstelt, met een basisveld opgewekt door stromen, zoals dat bekend is binnen de huidige stand van de technologie; figuur 4 een dwarsdoorsnede van het vierpolige radiale actuator gedeelte van een eerste type combolager voorstelt, zoals dat bekend is binnen de huidige stand van de technologie; figuur 5 een dwarsdoorsnede van het driepolige radiale actuator gedeelte van een tweede type combolager voorstelt, zoals dat bekend is binnen de. huidige stand van de technologie; figuur 6 een dwarsdoorsnede voorstelt van een 360<° lamel van een vierpolig radiaal actuator gedeelte van een combolager, voorzien van een snede die samenvalt met een symmetrieas ; figuur 7 alle mogelijke posities voorstelt waarnaar de lamel uit figuur 6 kan verdraaid worden zonder dat de plaats van de polen wijzigt; figuur 8 de verdeling van de magnetische veldlijnen voorstelt in de buurt van een snede met tangentiële afmeting 0.5 mm, voor een kern samengesteld uit vier dubbelzijdig 10 μιτι gecoate lamellen met dikte 0.35 mm; figuur 9 de verdeling van de magnetische fluxdichtheid voorstelt in de buurt van een snede met tangentiële afmeting 0.5 mm, voor een kern samengesteld uit vier dubbelzijdig 10 μπι gecoate lamellen met dikte 0.35 mm zoals deze van figuur 8; figuur 10 een dwarsdoorsnede voorstelt van een 360<° lamel van een vierpolig radiaal actuator gedeelte van een combolager, voorzien van een snede die niet samenvalt met een symmetrieas ; figuur 11 alle mogelijke posities voorstelt waarnaar de lamel uit figuur 10 kan verdraaid en/of gekeerd worden zonder dat de plaats van de polen wijzigt; figuur 12 een dwarsdoorsnede voorstelt van een 360<° lamel van een driepolig radiaal actuator gedeelte van een combolager, voorzien van een snede die samenvalt met een symmetrieas; figuur 13 alle mogelijke posities voorstelt waarnaar de lamel uit figuur 12 kan verdraaid worden zonder dat de plaats van de polen wijzigt; figuur 14 een dwarsdoorsnede voorstelt van een 360<° lamel van een driepolig radiaal actuator gedeelte van een combolager, voorzien van een snede die niet samenvalt met een symmetrieas ; figuur 15 alle mogelijke posities voorstelt waarnaar de lamel uit figuur 14 kan verdraaid en/of gekeerd worden zonder dat de plaats van de polen wijzigt; figuur 16 een dwarsdoorsnede voorstelt van een 180<° lamel van een vierpolig radiaal actuator gedeelte van een combolager; figuur 17 alle mogelijke posities voorstelt waarnaar de lamel uit figuur 16 kan verdraaid en/of gekeerd worden zonder dat de plaats van de polen wijzigt; figuur 18 een dwarsdoorsnede voorstelt van een 120<° lamel van een driepolig radiaal actuator gedeelte van een combolager; figuur 19 alle mogelijke posities voorstelt waarnaar de lamel uit figuur 18 kan verdraaid en/of gekeerd worden zonder dat de plaats van de polen wijzigt; figuur 20 een dwarsdoorsnede voorstelt van een 360<° lamel, voorzien van een snede, voor een kern waarop de actuator werkt; figuur 21 een dwarsdoorsnede voorstelt van een 360<° lamel, voorzien van een niet rechte snede en een isolerend opvulmateriaal.

Gedetailleerde beschrijving van de figuren Enkele langsdoorsneden van bestaande types combolagers worden getoond in figuren 1, 2 en 3. Twee mogelijke dwarsdoorsneden van bestaande types combolagers worden getoond in figuren 4 en 5. De verschillende getoonde ontwerpen zijn allen samengesteld uit een gelamelleerde rotorkern 1 met een geometrische rotatieas X-X', een gelamelleerde statorkern 2, een statorjuk 3, twee axiale polen 4a en 4b en tenminste drie radiale polen 5. Axiale krachten worden gecontroleerd door een axiale controlespoel 6, waarvan de constructie rotatiesymmetrisch is. Radiale krachten worden gecontroleerd door radiale controlespoelen 7. Ze zijn gewikkeld rond de radiale polen 5. Indien het basisveld niet gegenereerd wordt door permanente magneten 8, kan het gegenereerd worden door een basisstroom op een bepaalde manier op te tellen bij de axiale controlestroom of door een basisstroom te voeren in een aparte spoel, welke eveneens een rotatiesymmetrische constructie heeft en dicht bij de axiale controlespoel 6 ligt.

Indien een stroom wordt gevoerd in een radiale controlespoel 7, vloeit er een flux in het vlak van de lamellen van de statorkern 2. De flux gegenereerd door een stroom gevoerd in de axiale controlespoel 6 vloeit door het statorjuk 3. en passeert vervolgens langs een axiale pool 4a; het steekt de spleet naar de rotorkern 1 over en steekt daarna de spleet naar de tegenoverliggende axiale pool 4b over om tenslotte terug te keren naar het statorjuk 3. Aangezien de axiale controlestroom verandert in de tijd, kruist een veranderlijke flux de centrale opening van de statorkern 2. Ten gevolge de wetten van Faraday-Lenz en Ohm, worden circulerende stromen geïnduceerd in de lamellen van de statorkern 2. Om die reden is het voorwerp van deze uitvinding de fysische onderbreking van het pad voor deze geïnduceerde circulerende stromen.

Een mogelijkheid om zulke fysische onderbreking 9 te realiseren is een enkele snede 9 aanbrengen in elke 360<° lamel 10 van de statorkern 2, zoals getoond in figuur 6 voor het geval van een vierpolige stator 2. De rotatie 3 60<° geeft aan dat de lamel een hoek omspant die net geen 360° is, omwille van de aanwezige snede 9. Een dergelijke fysische onderbreking in de vorm van snede 9 introduceert uiteraard een aanzienlijke tangentiële reluctantie in de praktijk, aangezien snedebreedten kleiner dan 0.25 mm moeilijk te bekomen zijn. Om die reden verliest de 360<° lamel 10 een deel van haar magnetische symmetrie voor het radiale controleveld. Een hypothetische statorkern 2 bestaande uit een enkele 360<° lamel 10 zou ten gevolge van de snede 9 een aanzienlijk prestatieverlies van het radiale kanaal teweegbrengen. Echter, het stapelen van 360<° lamellen 10 biedt een uitweg om dit prestatieverlies te vermijden.

Figuur 7 toont alle mogelijke posities waarnaar de 360<° lamel 10 voorzien van een enkele snede 9 van figuur 6 kan verdraaid worden, zonder dat de plaats van de polen wijzigt. Bijgevolg, indien de statorkern 2 zodanig gestapeld wordt dat de sneden 9 van aangrenzende 360<° lamellen 10 altijd van elkaar verwijderd zijn, kan een magnetische veldlijn een snede 9 oversteken door van 3 60<° lamel 10 te veranderen. Het moet daarbij twee keer oversteken doorheen de coatings van aangrenzende 360<° lamellen 10. Het sleutelaspect is hier dat coatings van lamellen 10 veel dunner gemaakt kunnen worden dan de breedte van een snede 9, bijvoorbeeld 1 μπι vergeleken met tenminste 250 μπι.

In figuur 8 een doorsnede weergegeven van een statorkern 2 die is samengesteld uit 4 lamellen 10. De figuur is een doorsnede loodrecht op het vlak van de lamellen 10 en is gemaakt ter plaatse van een snede 9 in één van de lamellen 10. De verdeling van de magnetische veldlijnen van het radiale controleveld in de nabijheid van een snede 9 wordt getoond in deze figuur 8. In dit specifieke voorbeeld hebben de lamellen 10 een dikte A van 0.35 mm; de breedte B van de snede is 0.5 mm; de dikte D van de coating is 10. μπι, resulterend in 20 μπι tussen de zachtmagnetische delen (dubbelzijdige coating). Bij het benaderen van de snede 9 splitsen de veldlijnen zich op in twee helften. In de snede 9 zelf zijn er amper veldlijnen. Eens voorbije de snede 9 komen de veldlijnen terug samen in de oorspronkelijke lamel 10.

Uiteraard beïnvloedt dit de lokale magnetische f luxdichtheid in de nabijheid van de snede 9, zoals aangegeven in figuur 9 voor eenzelfde kern 2 als deze van figuur 8. In de snede 9 zelf zijn er amper magnetische veldlijnen, waardoor de fluxdichtheid er nagenoeg nul is. Dit wordt geïllustreerd aan de hand van de donkerblauwe (DB) schakering in figuur 9. Bij een verwijdering van de zone van de snede 9 volgens het vlak van de lamel 10, neemt de fluxdichtheid gradueel toe tot haar nominale waarde, zoals geïllustreerd door de kleurverandering van donkerblauw (DB) over lichter blauw (LB) en cyaan (CN) en verder over groen (GR) naar geel (GL). In aangrenzende lamellen 10 neemt de fluxdichtheid toe naarmate de zone van de snede 9 wordt benaderd, zoals geïllustreerd door de kleurverandering van geel (GL) via oranje (OR) naar rood (RD).

In dit specifieke geval, waarbij de coating vrij dik is, wordt de fluxdichtheid voornamelijk beïnvloed in de direct aangrenzende lamellen 10 alleen. De andere lamellen 10 worden slechts in kleine mate beïnvloed. In theorie kan de fluxdichtheid in een lamel 10 toenemen tot 1.5 keer haar normale waarde. Hoe dunner de coatings echter zijn, hoe meer verspreiding van de veldlijnen verwacht mag worden, wat een verdere afname van de lokale piekfluxdichtheid voor gevolg heeft.

Uit figuren 8 en 9 kan eveneens afgeleid worden dat de afmetingen van de zone waarin de fluxdichtheid beïnvloed wordt door de-snede 9 niet groter zijn dan enkele millimeters. Bijgevolg, indien er grote radiale controlestromen gevoerd moeten worden, kan er een zekere lokale verzadiging optreden, maar de impact daarvan op de globale prestatie van het lager zal eerder klein blijven.

Om de originele magnetische symmetrie op een globaal niveau te herstellen, is het aangeraden de sneden 9 gelijk te verdelen over de omtrek van de statorkern 2. Met de alternatieve posities van de 360<° lamellen 10 in figuur 7 is het bijvoorbeeld mogelijk een statorkern 2 op te bouwen met een zich herhalend patroon van vier 360<° lamellen 10. De kortste axiale afstand tussen de sneden 9 is dan ongeveer gelijk aan vier keer de dikte van de lamellen 10

De 360<° lamel 10 getoond in figuur 6 is voorzien van een snede 9 die samenvalt met een symmetrieas. Dit is echter geen verplichting. Integendeel, het kan overwogen worden om de minimale axiale afstand tussen twee sneden 9 verder te verhogen. Bijvoorbeeld, de 360<° lamel 10 getoond in figuur 10 heeft vier polen 5 en is voorzien van een snede 9 die niet samenvalt met een symmètrieas. Door de 360<° lamel 10 te verdraaien en/of te keren, kunnen acht verschillende posities gevonden worden zonder dat de plaats van de polen 5 verandert, zoals aangetoond in figuur 11. Hiermee stapelen resulteert in een magnetisch symmetrische statorkern 2 met een zich herhalend patroon van acht 360<° lamellen 10 en met de kortste axiale afstand tussen de sneden 9 eveneens gelijk aan acht lamellen 10.

Figuur 12 toont een 360<° lamel 10 met enkel drie polen 5, waarbij een enkele snede 9 is voorzien op een symmetrieas. Figuur 13 toont aan dat het verdraaien van de 360<° lamel 10 van figuur 12 enkel drie verschillende posities oplevert waarvoor de plaats van de polen 5 behouden blijft. Na stapeling hiermee, zodanig dat een magnetische symmetrische statorkern 2 wordt bekomen, is de minimale axiale afstand tussen de sneden 9 gelijk aan lamellen 10. In dit specifieke geval kunnen de magnetische veldlijnen zich enkel verspreiden over een afstand van één lamel 10, dus de toename van de fluxdichtheid in de buurt van de snede 9 zal dicht bij 50 % liggen.

Om de minimale axiale afstand tussen de sneden 9 te vergroten in het geval van een statorkern 2 met drie polen 5, is het nodig een snede 9 te maken die niet samenvalt met een symmetrieas, zoals aangegeven in figuur 14. In dat geval leidt het verdraaien en/of keren van de 360<° lamel 10 van figuur 14 tot zes verschillende posities voor de snede 9 waarvoor de plaats van de polen 5 bewaard blijft, zoals getoond in figuur 15.

Totnogtoe werden enkel voorbeelden met een enkele snede 9 gegeven. Dit hoeft echter geen beperking te zijn. Bijvoorbeeld, een statorkern 2 met vier polen 5 kan opgebouwd worden door gebruik te maken van 180<° lamellen 11 zoals degene getoond in figuur 16. Bij een juiste schikking vormen twee dergelijke 180<° lamellen 11 een samengestelde lamelconstructie 13 met een equivalent van twee sneden 9. Door de 180<° lamel 11 van figuur 16 te verdraaien en/of te keren, kunnen vier schikkingen gevonden worden waarvoor de sneden 9 zich in verschillende posities bevinden, maar met behoud van de plaats van de polen, zoals getoond in figuur 17. Hiermee stapelen levert een statorkern 2 op met een zich herhalend axiaal patroon van vier lamellen 11 en een minimale afstand tussen de sneden 9 van eveneens vier lamellen 11. Een reden om te kiezen voor een dergelijke schikking met 180<° lamellen 11 in plaats van 360<° lamellen 10 voorzien van een enkel snede 9, is de mogelijke afvalvermindering bij bijvoorbeeld het ponsproces.

Er wordt opgemerkt dat de samengestelde lamelconfiguratie 13 in figuur 17 twee sneden 9 heeft die niet samenvallen met een symmetrieas. Indien ze zouden samenvallen, konden er slechts twee verschillende schikkingen gevonden ' Ί ' ' worden. Dit is minder interessant, omdat het een verdubbeling van de fluxdichtheid met zich meebrengt in de nabijheid van de sneden 9. Een gelijkaardige situatie treedt op bij 120<° lamellen 12 voor een ontwerp met drie polen 5 en drie sneden 9, zoals datgene getoond in figuur .18. In dit geval kunnen slechts twee schikkingen gevonden worden, op voorwaarde dat de drie sneden 9 niet samenvallen met een symmetrieas, zoals geïllustreerd in figuur 19. Een symmetrische 120<° lamel 12 kan hier niet gebruikt worden omdat alle sneden 9 zouden samenvallen.

De voorgaande uiteenzetting richtte zich op een aantal alternatieven voor driepolige en vierpolige ontwerpen. Zonder enig verlies aan algemeenheid kunnen dezelfde ideeën uitgebreid worden naar ontwerpen met een groter aantal polen 5 of zelfs naar ontwerpen zonder polen 5. Een voorbeeld van een 360<° lamel 10 zonder polen 5 wordt gegeven in figuur 20. Een dergelijk ontwerp kan bijvoorbeeld gebruikt worden om de rotorkern 1 op te bouwen waarop de actuator werkt.

Het aanbrengen van een enkele snede 9 in een 3 60<° lamel 10 zorgt voor een ernstige vermindering van haar mechanische stijfheid. Wanneer ze echter gestapeld worden volgens de principes van deze uitvinding, daalt de stijfheid en mechanische integriteit van de resulterende stapeling amper ten opzichte van het geval zonder sneden 9. Indien 180<° lamellen 11 of 120<° lamellen 12 of andere-samengestelde lamelconfiguraties worden gebruikt, is het moeilijker maar niet onmogelijk om gelijkaardige mechanische eigenschappen te bekomen.

In. alle voorgaande voorbeelden werd de snede 9 radiaal getekend eh, in het geval er polen 5 waren, door het smalste gedeelte van de lamel. De ideeën van deze u:'- tvinding zijn niet beperkt tot deze specifieke gevallen. Het kan bijvoorbeeld overwogen worden om een snede 9 door de polen 5 aan te brengen. Evenzo kan het overwogen worden om de fysische onderbrekingen 9 te realiseren als rechte niet-radiale sneden 9 of zelfs als niet-rechte sneden 9. Een reden om niet-radiale sneden 9 toe te passen kan zijn de verhoging van de fluxdichtheid in de nabijheid van de sneden 9 verder te verminderen. Een reden om niet-rechte sneden 9 toe te passen kan zijn de structurele eigenschappen van de stapeling te verbeteren wanneer deze moet roteren tijdens de werking of wanneer ze is opgebouwd uit 180<° lamellen 11 of 120<° lamellen 12 of andere samengestelde lamelconfiguraties. In dergelijke gevallen kan men bijvoorbeeld opteren voor een snede 9 met een zwaluwstaartpatroon, bij voorkeur met een isolerend opvulmateriaal 14 ertussen om geen elk elektrisch contact te vermijden. Dit idee wordt geïllustreerd in figuur 21.

In alle mogelijke uitvoeringsvormen, bestreken door de voorgaande beschrijvingen, vielen de sneden 9 in aangrenzende lamellen nooit samen. Deze voorwaarde mag lichtjes afgezwakt worden. Men kan eveneens een rotorkern 1 of statorkern 2 opbouwen uit een reeks verdraaide en/of gekeerde deelkernen, waarbij elke deelkern zelf een stapeling is van tenminste twee aangrenzende lamellen met de eigenschap dat sommige of alle sneden 9 in aangrenzende lamellen samenvallen. In dit geval kan de magnetische symmetrie gevrijwaard worden door de volledige verzameling van sneden 9 gelijk te verdelen over de omtrek van de volledige stapeling. Dit levert een configuratie op waarbij de magneetvelden steeds een pad met lage reluctantie kunnen vinden in de buurt van een snede 9, via een aangrenzende deelkern. Aangezien de magnetische veldlijnen bij deze configuratie een groter aantal coatings moeten oversteken, wordt dit weliswaar als een minder interessante schikking beschouwd. Anderzijds kunnen constructieoverwegingen hiervan toch een geschikt alternatief maken.

Deze uitvinding is in geen geval beperkt tot de uitvoeringsvormen van een gelamelleerde kern zoals hiervoor besproken of zoals getoond in de figuren. Een dergelijke gelamelleerde kern kan gemaakt worden in alle vormen en afmetingen zonder af te wijken van het voorwerp van deze uitvinding.

Claims

1. Gelamelleerde kern (1-2) van een stator of een rotor van een gecombineerd radiaal-axiaal magneetlager met een basisveld opgewekt door permanente magneten of elektrische stromen, daardoor gekenmerkt dat de gelamelleerde kern (1-2) een massieve stapeling bevat van vlakke zachtmagnetische individuele lamellen(10-ll-12); dat de individuele lamellen (10-11-12) de topologische eigenschap hebben homotopie-equivalent te zijn aan een bol, om tenminste één fysische onderbreking (9) voor geïnduceerde circulerende stromen te verkrijgen in het vlak van de lamellen; en dat de massieve stapeling de topologische eigenschap heeft homotopie-equivalent te zijn aan een ring, met de bedoeling magnetische symmetrie te verkrijgen.

2. Gelamelleerde kern (1-2) volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat geen enkele van de individuele lamellen (10-11-12) in elektrisch contact is met elkaar.

3. Gelamelleerde kern (1-2) volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de tenminste één fysische onderbreking (9) in aangrenzende lamellen (10-11-12) verdraaid zijn ten opzichte van elkaar.

4. Gelamelleerde kern volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat. de massieve stapeling een veelheid aan deelkernen bevat, waarbij de deelkern gekenmerkt wordt doordat de tenminste één fysische onderbreking (9) in alle aangrenzende lamellen (10-11-12) samenvallen.

5. Gelamelleerde kern (1-2) volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat de tenminste één fysische onderbreking (9) van de deelkernen verdraaid zijn ten opzichte van elkaar.

6. Gelamelleerde kern (1-2) volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de tenminste één fysische onderbreking (9) is opgevuld met een elektrisch isolerend materiaal (14) .

7. Gelamelleerde kern (1-2) volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de tenminste één fysische onderbreking recht is en radiaal georiënteerd.

8. Gelamelleerde kern (1-2) volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de tenminste één fysische onderbreking (9) recht is en niet radiaal georiënteerd.

9. Gelamelleerde kern (1-2) volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de tenminste één fysische onderbreking (9) een zwaluwstaartpatroon vertoont.

10. Gelamelleerde kern (1-2) volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat een dwarsdoorsnede van de massieve stapeling geen magnetische polen (5) vertoont.

11. Gelamelleerde kern (1-2) volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat een dwarsdoorsnede van de massieve stapeling meerdere lamellen (11-12) bevat.

12. Werkwijze voor het opbouwen van een gelamelleerde kern van een stator of een rotor van een gecombineerd radiaal-axiaal magneetlager, daardoor gekenmerkt dat de werkwijze de volgende stappen omvat: - het voorzien van een reeks vlakke zachtmagnetische lamellen (10-11-12) waarvan de topologische vorm homotopie-equivalent is aan dat van een bol; - het schikken van een eerste zachtmagnetische laag zodanig dat tenminste één fysische onderbreking (9) voor geïnduceerde circulerende stromen wordt bekomen; - het verdraaien en/of keren van alle opeenvolgende zachtmagnetische lagen ten opzichte van hun voorgaande zachtmagnetische lagen; - het consolideren van de resulterende verzameling van zachtmagnetische lagen.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, daardoor gekenmerkt dat een elektrisch isolerend materiaal (14) wordt aangebracht in de tenminste één fysische onderbreking (9).

14. Werkwijze voor het opbouwen van een gelamelleerde kern van een stator of een rotor van een gecombineerd radiaal-axiaal magneetlager, daardoor gekenmerkt dat de werkwijze de volgende stappen omvat: - het voorzien van een reeks vlakke zachtmagnetische lamellen (10-11-12) waarvan de topologische vorm homotopie-equivalent is aan dat van een bol; het vormen van een eerste deelkern door het schikken van een eerste veelheid aan zachtmagnetische lagen zodanig dat tenminste één fysische onderbreking (9) voor geïnduceerde circulerende stromen wordt bekomen en zodanig dat de tenminste één fysische onderbreking (9) in alle aangrenzende lagen samenvallen; . - het vormen van opeenvolgende deelkernen door het schikken van opeenvolgende veelheden aan zachtmagnetische lagen op dezelfde manier als voor de eerste deelkern met de eerste veelheid aan zachtmagnetische lagen, maar zodanig dat alle opeenvolgende deelkernen met hun veelheden aan zachtmagnetische lagen verdraaid en/of gekeerd zijn ten opzichte van hun voorgaande deelkern met veelheid aan zachtmagnetische lagen; - het consolideren van de resulterende verzameling van zachtmagnetische lagen.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, daardoor gekenmerkt dat een elektrisch isolerend materiaal (14) wordt aangebracht in de tenminste één fysische onderbreking (9) .