CN109477518A - 主动磁轴承和用于冷却主动磁轴承的方法 - Google Patents

主动磁轴承和用于冷却主动磁轴承的方法 Download PDF

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Abstract

一种可围绕轴线旋转的轴(4)的主动磁轴承(1)，其具有：固定式布置的能导磁的基本体(2)，所述基本体包围轴(4)；轴向依次设置的子体(9)，所述子体形成能导磁的基本体(2)；布置在能导磁的基本体(2)的槽中的绕组系统；相邻的子体(9)之间的轴向间距(w)。

Description

主动磁轴承和用于冷却主动磁轴承的方法
技术领域
本发明涉及一种主动磁轴承和用于冷却主动磁轴承的方法。
背景技术
主动磁轴承应用于机床制造中和转速较高的涡轮机中或者应用于无尘室技术中，因为在磁轴承中没有发生污染的磨损。
在主动磁轴承中通过电磁体产生相应的磁力。对此所需的电流在此应当持续地经由调节回路来调整。为了冷却主动磁轴承或部件，例如从DE 203 18 389 U1中已知磁性支承件，其中经由高温超导体产生磁场。对此所需的冷却装置具有液氮，以便维持超导。
此外，从DE 10 2005 032 674 A1中已知一种主动磁轴承，其中通过在轴承壳体处构造冷却体以撤除对于放大器的损失热量的排散。
发明内容
从上述出发，本发明所基于的目的是：实现一种主动磁轴承，其在不同的温度范围中提供有足够效率的支承。
所提出的目的通过一种可围绕轴线旋转的轴的主动磁轴承来解决，其具有：
-固定式布置的能导磁的基本体，该基本体包围轴，
-轴向依次布置的子体，子体形成能导磁的基本体，
-布置在能导磁的基本体的槽中的绕组系统，
-在相邻的子体之间的轴向间距。
所提出的目的同样通过一种用于冷却能围绕轴线旋转的轴的主动磁轴承的方法来解决，该主动磁轴承具有
-固定式布置的能导磁的基本体，基本体包围轴，
-轴向依次布置的子体，子体形成能导磁的基本体，
-布置在能导磁的基本体的槽中的绕组系统，
-相邻的子体之间的轴向间距，其中，有基本上轴向地流到能导磁的基本体上的冷却空气，冷却空气经由轴向延伸的冷却通道轴向地流入处于能导磁的基本体中的或绕组之间的中间腔中的间隙中，以便在轴向最近的间距保持件处至少部分地径向流出，其中该轴向最近的间距保持件处于两个轴向彼此间隔开的子体之间。
现在，通过将主动磁轴承的能导磁的基本体轴向地划分成轴向彼此间隔开的、优选分别具有轴向分层的叠片的子体，使得一个或多个彼此独立的冷却空气流能够通过在能导磁的基本体中和/或在轴向延伸的槽中的特殊的轴向冷却通道至少部分地径向流出，并因此冷却磁轴承的能导磁的基本体进而也冷却绕组系统。
相邻的子体借助于间距保持件彼此间隔开。因此，在相邻子体之间的各个基本上径向布置的接片在子体之间产生径向的冷却空气通道。
替代于接片，相邻子体之间的间距保持件也能够构造为盘，盘一件式地实施并且同样具有径向的和/或轴向的冷却通道。优选地，这些盘由不导磁的材料、即例如塑料制成。
附图说明
根据示意示出的实施例详细阐述本发明以及本发明的其他有利的设计方案。在此示出：
图1是主动磁轴承的原则性布置，
图2是磁性的基本体，
图3是磁性的基本体的替代实施方案，
图4是磁性的基本体的另一替代实施方案，
图5是磁性的基本体的部分透视图，
图6是具有接片的基本体的横截面图，
图7是具有彼此不均匀间隔开的子体的磁性的基本体，
图8是具有彼此均匀间隔开的子体的磁性的基本体。
具体实施方式
图1示出主动磁轴承1的转子，转子通过支承力保持在磁性的基本体2的钻孔中央中并且通过与之相应的未详细示出的调节方法和调节设备定位在能导磁的基本体2的该钻孔之内。同样，设有未详细示出的扣机轴承，扣机轴承在调节失效时还短暂地承担轴承功能。
转子是驱动器的轴4的一部分或与轴4抗扭地机械连接。这种驱动器例如应用于涡轮机中、高频铣削主轴、泵、超速离心装置等之中。
图2示出具有能导磁的基本体2的磁轴承1，基本体在轴向方向上通过子体9构成。这些子体9在轴向上彼此间隔开，其中分别在轴向相邻的子体9之间设有间距保持件。在此，间距保持件能够是一件式的盘6，盘具有径向和/或轴向延伸的冷却通道7。
同样地，这些间距保持件能够是安装到子体9上的各个接片10，接片径向地延伸。在此，同样在基本体2中产生径向和/或轴向延伸的冷却通道7。
每个子体9具有可预设数量的各个叠片，使得根据叠片的预设数量能够设有这种间距保持件作为接片10的或者一个或多个盘6的装置，其中叠片形成子体9。
子体9的轴向厚度d和/或在相邻的子体9之间的间距w的轴向宽度能够在基本体2的整个轴向长度上变化。通过基本体2的结构中的该可行性，在磁轴承1中、尤其是基本体2中能够引起温度分布的均匀化。
根据图3的能导磁的基本体2具有三个子体9，子体分别在两个轴向相邻的子体9之间具有盘6作为间距保持件，间距保持件具有不同的示例性示出的冷却开口或冷却横截面。
此外，图4示出磁性的基本体2，其具有四个子体9，其中冷却空气流8径向地经由中间的盘6并且轴向地在相应的端侧处转向到磁性的基本体2中。加热的冷却空气8在两个轴向外部的间距保持件中流出，间距保持件作为盘6来形成或者通过接片10来形成。
但是，冷却空气流的流入和流出点能够匹配于主动磁轴承1的相应的结构类型。
图5示出具有能导磁的基本体2的磁轴承1的部分透视图，基本体在轴向方向上通过子体9构成。这些子体9在轴向上彼此间隔开，其中分别在轴向相邻的子体9之间设有间距保持件。在此，间距保持件能够是一件式的盘6，盘具有径向和/或轴向延伸的冷却通道7。
同样地，这些间距保持件能够是在该视图中未示出的、安装到子体9上的各个接片10，接片径向地延伸。在此，同样在基本体2中产生径向和/或轴向延伸的冷却通道7。
每个子体9片状地构成，使得根据叠片的预设数量能够设有这种间距保持件作为接片10的或者一个或多个盘6的装置，其中叠片形成子体9。
子体9的轴向厚度d和/或在相邻的子体9之间的间距w的轴向宽度能够在基本体2的整个轴向长度上变化。通过基本体2的结构中的该可行性，能够在磁轴承1中、尤其是基本体2中引起温度分布的均匀化。
现在，能够将冷却空气流8引入子体9之间的间距保持件6、10中的现在存在的轴向的冷却通道5、14以及径向的冷却通道7中，冷却空气流还有如下流原则上或者从一侧流入能导磁的基本体2中并且在间距保持件和在此设置的径向的冷却通道7处流出，其中，该流首先经由间距保持件的径向的冷却通道7进入到能导磁的基本体2中并且在那里轴向地分散到存在的冷却通道5、14中。
因此，轴向存在的冷却通道5、14能够是存在于能导磁的基本体2中的轴向延伸的凹部。同样地，轴向的冷却通道5、14能够处于槽15的中间腔中，这些中间腔没有被绕组3占用。
现在，通过主动磁轴承1的根据本发明的冷却，这种磁轴承1的紧凑的结构方式也能够在空间比例更受束缚的大量应用中实现。
图6示出处于子体9之间的接片10的不同布置和长度。在基本体2的横截面中，接片10作为间距保持件在一定的齿高度之上、即齿11的径向延伸之上延伸。同样，接片10能够布置在梁背部12处，并且从槽底13最大延伸至磁性的基本体2的径向外边缘。同样，能够设想如下接片10，接片从定子钻孔延伸直至磁性的基本体2的径向外边缘。这种接片10也在图4中在右侧作为间距保持件示出。
图7示出磁性的基本体2，其具有带有相同轴向宽度d的多个子体9。在子体9之间的间距w能够是不同的并且尤其朝基本体2的中央持续变大。借此。也充分地冷却处于基本体2之内的绕组部分和子体9。在此，中央的子体9具有最大的轴向间距。
图8示出磁性的基本体2，其具有带有不同轴向宽度d的多个子体9，其中相邻的子体9的轴向间距w是相同的。子体9的轴向宽度d能够是不同的并且尤其朝着基本体2的中央持续变小。在此，最小的轴向宽度d在基本体2的中央中具有一个或多个子体9。借此，也充分地冷却了处于基本体2之内的绕组部分和子体9。
对于主动磁轴承1与可围绕轴线16旋转的轴4和固定式布置的能导磁的基本体2的冷却原则上通过自产生的或外部产生的冷却空气流来实现，其中基本体包围轴4，其中设有轴向依次布置的子体9，子体形成能导磁的基本体2，其中在能导磁的基本体2的槽15中布置有一个或多个绕组3并且在相邻的子体9之间设有间距保持件6、10。该冷却空气流8通过与之相应设计的风扇、即径流式风扇和/或轴流式风扇来提供。
冷却的多种可行性之一通过基本上轴向地流到能导磁的基本体2上的冷却空气8来实现，冷却空气经由轴向延伸的冷却通道5轴向地流入处于能导磁的基本体2中或绕组3之间的中间腔中的中间腔中，以便在轴向最近的间距保持件处至少部分径向地流出，其中间距保持件处于两个轴向彼此间隔开的子体9之间。在此，将盘6设置为间距保持件或者设置有通过接片10形成的间距保持件。保留在基本体2中的冷却空气流轴向地继续引导，以便或者轴向地从基本体2流出，或者在下一间距保持件中至少又部分径向地从基本体2流出。
冷却空气流8在图2至5中示例性地示出，冷却空气流也能够通过与之相应的措施、即例如上述风扇的不同的转动方向来反向。
同样也能够设想其他的冷却空气流分布，在此重要的是，主要在磁性的基本体2中分别获得几乎恒定的温度水平。
主动磁轴承1和用于冷却主动磁轴承1的方法例如在食品、化学和制药工业中的压缩机、泵、离心机和运送系统中使用。主要在主动磁轴承1的紧凑或封装的结构方式中，充分冷却是绝对必要的。

Claims (6)

1.一种能围绕轴线旋转的轴(4)的主动磁轴承(1)，具有：
-固定式布置的能导磁的基本体(2)，所述基本体包围所述轴(4)；
-轴向依次布置的子体(9)，所述子体形成能导磁的所述基本体(2)；
-布置在能导磁的所述基本体(2)的槽中的绕组系统；
-在相邻的所述子体(9)之间的轴向间距(w)。
2.根据权利要求1所述的主动磁轴承(1)，其特征在于，在轴向彼此间隔开的所述子体(9)之间设有间距保持件。
3.根据权利要求2所述的主动磁轴承(1)，其特征在于，所述间距保持件实施为在轴向间隔开的所述子体(9)之间的各个接片(10)。
4.根据权利要求2所述的主动磁轴承(1)，其特征在于，在轴向彼此间隔开的所述子体(9)之间的所述间距保持件一件式地构成为盘(6)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的主动磁轴承(1)，其特征在于，至少一个子体(9)具有轴向延伸的冷却通道(5)，所述冷却通道汇入到轴向间隔开的所述子体(9)之间的中间腔中。
6.一种用于冷却能围绕轴线(16)旋转的轴的主动磁轴承(1)的方法，所述主动磁轴承具有：
-固定式布置的能导磁的基本体(2)，所述基本体包围所述轴；
-轴向依次布置的子体(9)，所述子体形成能导磁的所述基本体(2)；
-布置在能导磁的所述基本体的槽中的绕组系统；
-在相邻的所述子体(9)之间的轴向间距，
其特征在于，
有基本上轴向地流到能导磁的所述基本体(2)上的冷却空气，所述冷却空气经由轴向延伸的冷却通道(5、14)轴向地流入处于能导磁的所述基本体(2)中的和/或在绕组之间的中间腔中的间隙中，以便在轴向最近的间距保持件(6、10)处至少部分地径向流出，其中所述轴向最近的间距保持件处于两个轴向彼此间隔开的子体(9)之间。
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