DE102005001494A1

DE102005001494A1 - Regelverfahren für eine Magnetlagerung und hiermit korrespondierende Einrichtung

Info

Publication number: DE102005001494A1
Application number: DE102005001494A
Authority: DE
Inventors: Ingo Dr. Menz; Hartmut Walter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-01-12
Filing date: 2005-01-12
Publication date: 2006-07-20
Also published as: US20080224555A1; WO2006074856A2; EP1836406A2; BRPI0519322A2; CN101099048A; CA2594501A1; WO2006074856A3

Abstract

Eine Erfassungseinrichtung (8) erfasst Radialauslenkungen (x, y) eines Drehelements (2), das mittels einer Magnetlagerung (3) in einem Grundkörper (1) um eine Drehachse (4) drehbar gelagert ist, und führt sie einer Regeleinrichtung (9) zu. Diese ermittelt anhand der Radialauslenkungen (x, y) Steuersignale (Sx, Sy) für die Magnetlagerung (3) und gibt sie an die Magnetlagerung (3) aus. Die Erfassungseinrichtung (8) erfasst auch eine Drehfrequenz (f) des Drehelements (2) und führt sie der Regeleinrichtung (9) zu. Diese spaltet von den Radialauslenkungen (x, y) mindestens einen Frequenzanteil ab, der die Anteile der Radialauslenkungen (x, y) umfasst, die Frequenzen in der Nähe einer Filterfrequenz aufweisen, die in einem vorbestimmten Verhältnis zur Drehfrequenz (f) steht. Anhand des Frequenzanteils ermittelt die Regeleinrichtung (9) gemäß einem Frequenzregelschema Frequenzsteuersignale (Fx, Fy). Anhand der Differenz der Radialauslenkungen (x, y) und des Frequenzanteils ermittelt sie einen Restanteil, anhand des Restanteils gemäß einem Restregelschema Reststeuersignale (Rx, Ry). Durch Summieren der Frequenzsteuersignale (Fx, Fy) und der Reststeuersignale (Rx, Ry) ermittelt sie dann die Steuersignale (Sx, Sy).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Regelverfahren für eine Magnetlagerung, in der ein Drehelement in einem Grundkörper um eine Drehachse drehbar gelagert ist, wobei eine Erfassungseinrichtung Radialauslenkungen des Drehelements relativ zur Drehachse erfasst und einer Regeleinrichtung zuführt, welche anhand der Radialauslenkungen des Drehelements Steuersignale für die Magnetlagerung ermittelt und an die Magnetlagerung ausgibt.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine hiermit korrespondierende Einrichtung.

Regelverfahren für Magnetlagerungen und die hiermit korrespondierenden Einrichtungen sind allgemein bekannt. Beispielhaft sei hierzu auf die DE-A-31 50 122 verwiesen.

Insbesondere bei Einrichtungen, welche schnelldrehende Drehelemente aufweisen, können unterhalb der maximalen Drehzahl des Drehelements sogenannte kritische Drehzahlen auftreten. Falls das Drehelement dabei drehzahlvariabel ist, können diese Drehzahlen auch im Drehzahlregelbereich liegen. Bei kritischen Drehzahlen ist das Drehelement sehr schwingungsfreudig und reagiert schon auf kleine und kleinste Anregungen mit starken Schwingungen. Die einschlägigen Richtlinien fordern daher einen Sicherheitsabstand zwischen dem Betriebsbereich des Drehelements und den vorab bestimmbaren kritischen Drehzahlen.

Im Stand der Technik wird durch aktive Bedämpfung des Drehelements bei den kritischen Drehzahlen und durch gutes Auswuchten versucht, auch bei den kritischen Drehzahlen einen möglichst ruhigen Lauf des Drehelements zu erreichen. Trotz aller Bemühungen des Standes der Technik müssen bei den kritischen Drehzahlen jedoch oftmals höhere Schwingungen toleriert werden, als nach den Richtlinien gefordert ist. Je nach Lage des Einzelfalls werden diese höheren Schwingungen toleriert oder aber der entsprechende Drehzahlbereich wird gesperrt.

Aktive Magnetlagerungen erlauben zwar die drehzahlabhängige Variation der Lagersteifigkeit und der Lagerdämpfung. Auch mit derartigen aktiven Magnetlagern lässt sich aber die Problematik der kritischen Drehzahlen im Stand der Technik nicht lösen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Regelverfahren für eine Magnetlagerung der eingangs genannten Art und die hiermit korrespondierende Einrichtung zu schaffen, mittels derer die Problematik der kritischen Drehzahlen lösbar ist.

Die Aufgabe wird für das Regelverfahren dadurch gelöst,

– dass die Erfassungseinrichtung auch eine Drehfrequenz des Drehelements erfasst und der Regeleinrichtung zuführt,
– dass die Regeleinrichtung von den Radialauslenkungen des Drehelements mindestens einen Frequenzanteil abspaltet, der die Anteile der Radialauslenkungen des Drehelements umfasst, die Frequenzen in der Nähe einer Filterfrequenz aufweisen, die in einem vorbestimmten Verhältnis zur Drehfrequenz steht,
– dass die Regeleinrichtung anhand des Frequenzanteils gemäß einem Frequenzregelschema Frequenzsteuersignale ermittelt,
– dass die Regeleinrichtung anhand der Differenz der Radialauslenkungen des Drehelements und des Frequenzanteils einen Restanteil ermittelt und anhand des Restanteils gemäß einem Restregelschema Reststeuersignale ermittelt und
– dass die Regeleinrichtung die Steuersignale für die Magnetlagerung durch Summieren der Frequenzsteuersignale und der Reststeuersignale ermittelt.

Für die Einrichtung wird die Aufgabe durch die korrespondierenden Einrichtungsmerkmale des Anspruchs 14 gelöst.

Wenn die Erfassungseinrichtung zusammen mit der Drehfrequenz auch eine momentane Drehstellung des Drehelements erfasst und der Regeleinrichtung zuführt, arbeitet das erfindungsgemäße Regelverfahren noch besser. Wenn hierzu ein Impulsgeber der Erfassungseinrichtung bei vorbestimmten Drehstellungen des Drehelements jeweils einen Triggerimpuls erzeugt und an die Regeleinrichtung übermittelt, ist die Erfassung von Drehfrequenz und Drehstellung besonders genau möglich. Vorzugsweise erzeugt und übermittelt der Impulsgeber dabei pro Umdrehung des Drehelements genau einen Triggerimpuls.

Wenn die Regeleinrichtung die Frequenzsteuersignale und/oder die Reststeuersignale in Abhängigkeit von der zugeführten Drehstellung des Drehelements ermittelt und an die Magnetlagerung ausgibt, ist eine noch bessere Kompensation der Radialauslenkungen möglich. Denn insbesondere können in diesem Fall die Steuersignale innerhalb jeder Umdrehung des Drehelements in Abhängigkeit von dessen (selbstverständlich extrapolierter) Drehstellung ausgegeben werden.

Wenn das Frequenzregelschema von der Drehfrequenz abhängig ist, arbeitet das erfindungsgemäße Regelverfahren besonders flexibel. Dabei ist es insbesondere möglich, dass die Regeleinrichtung die Frequenzsteuersignale derart ermittelt, dass die Magnetlagerung in der Nähe der Filterfrequenz eine negative dynamische Steifigkeit aufweist.

Das Restregelschema hingegen kann von der Drehfrequenz unabhängig sein. Es ist vorzugsweise derart bestimmt, dass die Regeleinrichtung die Reststeuersignale derart ermittelt, dass die Magnetlagerung den Radialauslenkungen des Drehelements entgegenwirkt, also eine positive dynamische Steifigkeit aufweist.

Das erfindungsgemäße Regelverfahren zeigt seine Vorteile insbesondere dann, wenn es bei einer Resonanzfrequenz ausgeführt wird, bei der das Drehelement resonant wäre, wenn die Steuersignale von der Regeleinrichtung in ihrer Gesamtheit gemäß dem Restregelschema ermittelt würden.

In der Regel ist die Filterfrequenz ein ganzzahliges Vielfaches der halben Drehfrequenz. In vielen Fällen ist sie sogar ein ganzzahliges Vielfaches der Drehfrequenz. Im einfachsten Fall ist die Filterfrequenz mit der Drehfrequenz identisch.

Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Regelverfahren angewendet, wenn das Drehelement in einem Drehfrequenzbereich drehzahlregelbar ist, der die Resonanzfrequenz enthält.

Prinzipiell ist die vorliegende Erfindung bei jeder Art Einrichtung anwendbar. Beispielsweise wird sie bei elektrischen Maschinen, Turbinen oder Kompressoren angewendet.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
1 eine Einrichtung mit einem Grundkörper und einem Drehelement,
2 einen Schnitt durch eine Magnetlagerung der Einrichtung von 1,
3 schematisch die Ermittlung von Steuersignalen für die Magnetlagerung von 2 und
4 ein Drehzahl-Steifigkeitsdiagramm (sogenanntes Kellenbergerdiagramm).
Gemäß 1 weist eine Einrichtung einen Grundkörper 1 und ein Drehelement 2 auf. Das Drehelement 2 ist mittels Magnetlagerungen 3 im Grundkörper 1 derart gelagert, dass es um eine Drehachse 4 drehbar ist. Dies ist in 1 durch einen Doppelpfeil 5 angedeutet. Die Drehachse 4 kann dabei prinzi piell eine beliebige Orientierung im Raum (horizontal, vertikal, geneigt) annehmen.
Gemäß 1 ist im Grundkörper 1 ein Stator 6 angeordnet. Hiermit korrespondierend ist auf dem Drehelement 2 ein Rotor 7 angeordnet. Die Einrichtung der 1 ist daher als elektrische Maschine ausgebildet. Diese Ausgestaltung ist aber rein beispielhaft. Prinzipiell ist die vorliegende Erfindung bei jeder Art Einrichtung, z.B. Turbinen oder Kompressoren anwendbar.
Gemäß den 1 und 2 weist die Einrichtung pro Magnetlagerung 3 eine Erfassungseinrichtung 8 auf. Mittels der Erfassungseinrichtungen 8 sind unter anderem Radialauslenkungen x, y des Drehelements 2 relativ zur Drehachse 4 im Bereich der Magnetlagerungen 3 erfassbar. Tangential bezüglich der Drehachse 4 bilden die Erfassungseinrichtungen 8 dabei in der Regel einen Winkel von ca. 90°. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich.
Die Erfassungseinrichtungen 8 sind mit Regeleinrichtungen 9 datentechnisch verbunden. Die Erfassungseinrichtungen 8 sind somit in der Lage, die von ihnen erfassten Radialauslenkungen x, y des Drehelements 2 ihren korrespondierenden Regeleinrichtungen 9 zuzuführen.
Die Regeleinrichtungen 9 ermitteln anhand der Radialauslenkungen x, y des Drehelements 2 entsprechende Steuersignale Sx, Sy. Sie sind mit ihren Magnetlagerungen 3 steuerungstechnisch verbunden. Sie sind daher in der Lage, die von ihnen ermittelten Steuersignale Sx, Sy an die Magnetlagerungen 3 auszugeben. Dabei werden die Steuersignale Sx für die Reaktion auf die Radialauslenkungen x gemäß 3 unabhängig von den Radialauslenkungen y ermittelt. Analoges gilt für die Steuersignale Sy. Es könnte aber auch eine gegenseitige Wechselwirkung der Radialauslenkungen x, y einer einzelnen Magnetlagerung 3 und/oder der Radialauslenkungen x, y mehrerer Magnetlagerungen 3 untereinander berücksichtigt werden. Dies ist Fachleuten allgemein bekannt.
Gemäß 1 weisen die Erfassungseinrichtungen 8 auch einen Impulsgeber 10 auf. Der Impulsgeber 10 kann dabei den Erfassungseinrichtungen 8 gemeinsam sein. Der Impulsgeber 10 erzeugt bei vorbestimmten Drehstellungen des Drehelements 2 jeweils einen Triggerimpuls P und übermittelt ihn an die Regeleinrichtungen 9. Gemäß Ausführungsbeispiel erzeugt und übermittelt der Impulsgeber 10 dabei pro Umdrehung des Drehelements 2 genau einen Triggerimpuls P. Prinzipiell könnte er aber auch pro Umdrehung des Drehelements 2 mehrere Triggerimpulse P erzeugen.
Aus dem zeitlichen Abstand T der vom Impulsgeber 10 abgegebenen Triggerimpulse P ergibt sich direkt und unmittelbar eine Drehfrequenz f des Drehelements 2. Auf Grund der Abgabe der Triggerimpulse P durch den Impulsgeber 10 erfassen die Erfassungseinrichtungen 8 somit auch die Drehfrequenz f des Drehelements 2 und führen diese Drehfrequenz f ihren Regeleinrichtungen 9 zu. Da ferner die Triggerimpulse P vom Impulsgeber 10 bei vorbestimmten Drehstellungen abgegeben werden, erfassen die Erfassungseinrichtungen 8 zusammen mit der Drehfrequenz f auch die jeweilige momentane Drehstellung des Drehelements 2 und führen diese ihrer jeweiligen Regeleinrichtung 9 zu. Somit sind die Regeleinrichtungen 9 in der Lage, die Frequenz-, Rest- und Steuersignale Fx, Fy, Rx, Ry, Sx, Sy phasenrichtig zu ermitteln und sie auch phasenrichtig (also in Abhängigkeit von der zugeführten Drehstellung und der Phasenlage) an die Magnetlagerungen 3 auszugeben.
Die Regeleinrichtungen 9 weisen gemäß 3 eingangsseitig parametrierbare Frequenzfilter 11 (Bandpassfilter 11) auf. Diesen Frequenzfiltern 11 werden sowohl die Radialauslenkungen x, y als auch die Triggerimpulse P zugeführt.
Mittels der Triggerimpulse P bzw. der korrespondierenden Drehfrequenz f werden gemäß Ausführungsbeispiel die Frequenzfilter 11 derart parametriert, dass sie von den Radialauslenkungen x, y des Drehelements 2 die Frequenzanteile ausfiltern, die Frequenzen in der Nähe eines ganzzahligen Vielfachen der Drehfrequenz f aufweisen. Nur diese Anteile werden von den Frequenzfiltern 11 durchgelassen. Die Regeleinrichtungen 9 spalten somit von den Radialauslenkungen x, y des Drehelements 2 einen Anteil – nachfolgend Frequenzanteil genannt – ab, der die Anteile der Radialauslenkungen x, y des Drehelements 2 umfasst, welche Frequenzen in der Nähe dieses ganzzahligen Vielfachen der Drehfrequenz f aufweisen.
Gemäß 3 entspricht eine Periode des durchgelassenen Frequenzanteils im Wesentlichen dem zeitlichen Abstand T der Triggerimpulse P. Der Frequenzanteil umfasst somit die Anteile der Radialauslenkungen x, y des Drehelements 2, die Frequenzen in der Nähe der Drehfrequenz f selbst aufweisen. Prinzipiell wäre es aber auch möglich, Anteile mit Frequenzen in der Nähe eines „echten" ganzzahligen Vielfachen der Drehfrequenz f oder der halben Drehfrequenz f auszufiltern. Auch beliebige andere Filterfrequenzen sind möglich, wenn sie nur in einem vorbestimmten Verhältnis zur Drehfrequenz stehen. Auch ist es möglich, mehrere derartiger Frequenzfilter 11 parallel zu ordnen, wobei in diesem Fall jedes Frequenzfilter 11 einen anderen Frequenzanteil ausfiltert, also z. B. auf ein anderes ganzzahliges Vielfaches der Drehfrequenz f abgestimmt ist. Dadurch ist es möglich, jeden ausgefilterten Frequenzanteil unabhängig von den anderen ausgefilterten Frequenzanteilen und auch unabhängig vom Restanteil (siehe nachstehend) zu behandeln.
Der ausgefilterte Frequenzanteil und die gesamten Radialauslenkungen x, y werden Subtrahierern 12 zugeführt. Die Subtrahierer 12 ermitteln anhand der gesamten Radialauslenkungen x, y des Drehelements 2 und des ausgefilterten Frequenzanteils deren Differenz. Diese Differenz wird nachfolgend Restanteil genannt.
Die Regeleinrichtungen 9 weisen weiterhin Frequenzsteuersignalermittler 13 und Reststeuersignalermittler 14 auf.
Die Frequenzanteile werden den Frequenzsteuersignalermittlern 13 zugeführt. Diese ermitteln anhand der ihnen zugeführten Frequenzanteile gemäß einem Frequenzregelschema Frequenzsteuersignale Fx, Fx. Die Restanteile werden den Reststeuersignalermittlern 14 zugeführt. Diese ermitteln gemäß einem Restregelschema Reststeuersignale Rx, Ry.
Die Frequenzsteuersignale Fx, Fy und die Reststeuersignale Rx, Ry werden Summierern 15 zugeführt. Diese ermitteln durch Summieren der Frequenzsteuersignale Fx, Fy und der Reststeuersignale Rx, Ry die Steuersignale Sx, Sy.
Die Reststeuersignalermittler 14 ermitteln die Reststeuersignale Rx, Ry in aller Regel unabhängig von der Drehfrequenz f. Das Restregelschema ist somit in der Regel von der Drehfrequenz f unabhängig bzw. wird unabhängig von der Drehfrequenz f beibehalten. Es ist daher – siehe 3 – nicht erforderlich, ihnen die Triggerimpulse P bzw. die Drehfrequenz f zuzuführen.
Selbst wenn aber, wie in 4 gestrichelt angedeutet ist, das Restregelschema geringfügig von der Drehfrequenz f abhängig ist, bewirkt dies keinen wesentlichen Unterschied. Denn in beiden Fällen ermitteln die Reststeuersignalermittler 14 die Reststeuersignale Rx, Ry derart, dass die Magnetlagerungen 3 den Radialauslenkungen x, y des Drehelements 2 entgegenwirken. Bezüglich der Reststeuersignale Rx, Ry weisen die Magnetlagerungen 3 somit eine – in 4 gestrichelt eingezeichnete – dynamische Steifigkeit S auf, die positiv ist.
Die Frequenzsteuersignalermittler 13 hingegen ermitteln die Frequenzsteuersignale Fx, Fy in aller Regel in Abhängigkeit von der Drehfrequenz f. Das Frequenzregelschema ist somit von der Drehfrequenz f abhängig bzw. wird in Abhängigkeit von der Drehfrequenz f variiert. Dies ist deutlich aus 4 ersichtlich. Denn insbesondere ist die dynamische Steifigkeit S der Magnetlagerungen 3 bezüglich der Frequenzsteuersignale Fx, Fy eine Funktion der Drehfrequenz f. Den Frequenzsteuersignalermittlern 13 werden daher gemäß 3 die Triggerimpulse P bzw. die Drehfrequenz f zugeführt.
Ebenfalls in 4 eingezeichnet sind Resonanzfrequenzkurven fRK, anhand derer ersichtlich ist, bei welchen Resonanzfrequenzen fR das Drehelement 2 resonant wäre, wenn die Steuersignale Sx, Sy in ihrer Gesamtheit gemäß dem Restregelschema ermittelt würden. Wie aus 4 ersichtlich ist, ermitteln die Frequenzsteuersignalermittler 13 die Frequenzsteuersignale Fx, Fy aber stets derart, dass das Drehelement 2 auch bei den Resonanzfrequenzen fR bei der erfindungsgemäßen Art der Steuersignalermittlung nicht resonant ist. Über einen Teil des möglichen Frequenzbereichs ermitteln die Frequenzsteuersignalermittler 13 die Frequenzsteuersignale Fx, Fy dabei sogar derart, dass die Magnetlagerungen 3 in der Nähe der Filterfrequenz (bzw. hier in der Nähe der Drehfrequenz f), auf welche die Frequenzfilter 11 parametriert sind, eine – in 4 strichpunktiert eingezeichnete – dynamische Steifigkeit S aufweisen, die negativ ist.
Schließlich ist aus 4 noch ersichtlich, dass das Drehelement der vorliegenden Erfindung in einem Drehfrequenzbereich drehzahlregelbar ist, welcher mindestens eine Resonanzfrequenz fR – im vorliegenden Fall sogar mehrere Resonanzfrequenzen fR – enthält.
Durch die erfindungsgemäße regelungstechnische Trennung der statischen Tragfunktion der Magnetlagerungen 3 – Stichwort Restregelsignale Rx, Ry – von deren dynamischen Eigenschaften – Stichwort Frequenzsteuersignale Fx, Fy – ist somit eine erhebliche Verbesserung des Schwingungsverhaltens des Drehelements 2 und damit verbunden eine deutliche Erweiterung des zulässigen Drehfrequenzregelbereichs möglich. Dies kann insbesondere deshalb erreicht werden, weil durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise negative dynamische Steifigkeiten S der aktiven Magnetlagerungen 3 erreicht werden können, ohne die Stabilität der Magnetlagerungen 3 zu gefährden.

Claims

Regelverfahren für eine Magnetlagerung (3), in der ein Drehelement (2) in einem Grundkörper (1) um eine Drehachse (4) drehbar gelagert ist, – wobei eine Erfassungseinrichtung (8) Radialauslenkungen (x, y) des Drehelements (2) relativ zur Drehachse (4) erfasst und einer Regeleinrichtung (9) zuführt, – wobei die Regeleinrichtung (9) anhand der Radialauslenkungen (x, y) des Drehelements (2) Steuersignale (Sx, Sy) für die Magnetlagerung (3) ermittelt und an die Magnetlagerung (3) ausgibt, dadurch gekennzeichnet, – dass die Erfassungseinrichtung (8) auch eine Drehfrequenz (f) des Drehelements (2) erfasst und der Regeleinrichtung (9) zuführt, – dass die Regeleinrichtung (9) von den Radialauslenkungen (x, y) des Drehelements (2) mindestens einen Frequenzanteil abspaltet, der die Anteile der Radialauslenkungen (x, y) des Drehelements (2) umfasst, die Frequenzen in der Nähe einer Filterfrequenz aufweisen, die in einem vorbestimmten Verhältnis zur Drehfrequenz (f) steht, – dass die Regeleinrichtung (9) anhand des Frequenzanteils gemäß einem Frequenzregelschema Frequenzsteuersignale (Fx, Fy) ermittelt, – dass die Regeleinrichtung (9) anhand der Differenz der Radialauslenkungen (x, y) des Drehelements (2) und des Frequenzanteils einen Restanteil ermittelt und anhand des Restanteils gemäß einem Restregelschema Reststeuersignale (Rx, Ry) ermittelt und – dass die Regeleinrichtung (9) die Steuersignale (Sx, Sy) für die Magnetlagerung (3) durch Summieren der Frequenzsteuersignale (Fx, Fy) und der Reststeuersignale (Rx, Ry) ermittelt.
Regelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (8) zusammen mit der Drehfrequenz (f) auch eine momentane Drehstellung des Drehelements (2) erfasst und der Regeleinrichtung (9) zuführt.
Regelverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Impulsgeber (10) der Erfassungseinrichtung (8) bei vorbestimmten Drehstellungen des Drehelements (2) jeweils einen Triggerimpuls (P) erzeugt und an die Regeleinrichtung (9) übermittelt.
Regelverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgeber (10) pro Umdrehung des Drehelements (2) genau einen Triggerimpuls (P) erzeugt und an die Regeleinrichtung (9) übermittelt.
Regelverfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (9) die Frequenzsteuersignale (Fx, Fy) und/oder die Reststeuersignale (Rx, Ry) in Abhängigkeit von der zugeführten Drehstellung des Drehelements (2) ermittelt und an die Magnetlagerung (3) ausgibt.
Regelverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Frequenzregelschema von der Drehfrequenz (f) abhängig ist.
Regelverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (9) die Frequenzsteuersignale (Fx, Fy) derart ermittelt, dass die Magnetlagerung (3) in der Nähe der Filterfrequenz eine negative dynamische Steifigkeit (S) aufweist.
Regelverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Restregelschema von der Drehfrequenz (f) unabhängig ist.
Regelverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (9) die Reststeuersignale (Rx, Ry) derart ermittelt, dass die Magnetlagerung (3) den Radialauslenkungen (x, y) des Drehelements (2) entgegenwirkt.
Regelverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es bei einer Resonanzfrequenz (fR) ausgeführt wird, bei der das Drehelement (2) resonant wäre, wenn die Steuersignale (Sx, Sy) von der Regeleinrichtung (9) in ihrer Gesamtheit gemäß dem Restregelschema ermittelt würden, und dass die Regeleinrichtung (9) die Frequenzsteuersignale (Fx, Fy) derart ermittelt, dass das Drehelement (2) bei der Resonanzfrequenz (fR) nicht resonant ist.
Regelverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfrequenz ein ganzzahliges Vielfaches der halben Drehfrequenz (f) ist.
Regelverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfrequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Drehfrequenz (f) ist.
Regelverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfrequenz gleich der Drehfrequenz (f) ist.
Einrichtung mit einem Grundkörper (1) und einem Drehelement (2), das mittels einer Magnetlagerung (3) im Grundkörper (1) derart gelagert ist, dass es um eine Drehachse (4) drehbar ist, – wobei die Einrichtung eine Erfassungseinrichtung (8) aufweist, mittels derer Radialauslenkungen (x, y) des Drehelements (2) relativ zur Drehachse (4) erfassbar sind, – wobei die Erfassungseinrichtung (8) mit einer Regeleinrichtung (9) datentechnisch verbunden ist, so dass die von der Erfassungseinrichtung (8) erfassten Radialauslenkungen (x, y) des Drehelements (2) der Regeleinrichtung (9) zuführbar sind, – wobei die Regeleinrichtung (9) derart ausgebildet ist, dass von ihr anhand der Radialauslenkungen (x, y) des Drehelements (2) Steuersignale (Sx, Sy) für die Magnetlagerung (3) ermittelbar sind, – wobei die Regeleinrichtung (9) mit der Magnetlagerung (3) steuerungstechnisch verbunden ist, so dass die von der Regeleinrichtung (9) ermittelten Steuersignale (Sx, Sy) der Magnetlagerung (3) zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, – dass die Erfassungseinrichtung (8) derart ausgebildet ist, dass von ihr auch eine Drehfrequenz (f) des Drehelements (2) erfassbar und der Regeleinrichtung (9) zuführbar ist, – dass die Regeleinrichtung (9) derart ausgebildet ist, dass von ihr von den Radialauslenkungen (x, y) des Drehelements (2) mindestens ein Frequenzanteil abspaltbar ist, der die Anteile der Radialauslenkungen (x, y) des Drehelements (2) umfasst, die Frequenzen in der Nähe einer Filterfrequenz aufweisen, die in einem vorbestimmten Verhältnis zur Drehfrequenz (f) steht, – dass die Regeleinrichtung (9) derart ausgebildet ist, dass von ihr anhand des Frequenzanteils gemäß einem Frequenzregelschema Frequenzsteuersignale (Fx, Fy) ermittelbar sind, – dass die Regeleinrichtung (9) derart ausgebildet ist, dass von ihr anhand der Differenz der Radialauslenkungen (x, y) des Drehelements (2) und des Frequenzanteils ein Restanteil und anhand des Restanteils gemäß einem Restregelschema Reststeuersignale (Rx, Ry) ermittelbar sind, und – dass die Regeleinrichtung (9) derart ausgebildet ist, dass von ihr die Steuersignale (Sx, Sy) für die Magnetlagerung (3) durch Summieren der Frequenzsteuersignale (Fx, Fy) und der Reststeuersignale (Rx, Ry) ermittelbar sind.
Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Erfassungseinrichtung (8) zusammen mit der Drehfrequenz (f) auch eine momentane Drehstellung des Drehelements (2) erfassbar und der Regeleinrichtung (9) zuführbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (8) einen Impulsgeber (10) aufweist, der bei vorbestimmten Drehstellungen des Drehelements (2) jeweils einen Triggerimpuls (P) erzeugt und an die Regeleinrichtung (9) übermittelt.
Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgeber (10) pro Umdrehung des Drehelements (2) bei genau einer Drehstellung einen Triggerimpuls (P) erzeugt und an die Regeleinrichtung (9) übermittelt.
Einrichtung nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (9) derart ausgebildet ist, dass sie die Frequenzsteuersignale (Sx, Sy) und/oder die Reststeuersignale (Rx, Ry) in Abhängigkeit von der zugeführten Drehstellung des Drehelements (2) ermittelt und an die Magnetlagerung (3) ausgibt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (9) derart ausgebildet ist, dass sie das Frequenzregelschema in Abhängigkeit von der Drehfrequenz (f) variiert.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (9) derart ausgebildet ist, dass sie die Frequenzsteuersignale (Fx, Fy) derart ermittelt, dass die Magnetlagerung (3) in der Nähe der Filterfrequenz eine negative dynamische Steifigkeit (S) aufweist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (9) derart ausgebildet ist, dass sie das Restregelschema unabhängig von der Drehfrequenz (f) beibehält.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (9) derart ausgebildet ist, dass sie die Reststeuersignale (Rx, Ry) derart ermittelt, dass die Magnetlagerung (3) den Radialauslenkungen (x, y) des Drehelements (2) entgegenwirkt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei einer Resonanzfrequenz (fR) betreibbar ist, bei der das Drehelement (2) resonant wäre, wenn die Regeleinrichtung (9) derart ausgebildet wäre, dass sie die Steuersignale (Sx, Sy) in ihrer Gesamtheit gemäß dem Restregelschema ermittelte, und dass die Regeleinrichtung (9) die Frequenzsteuersignale (Fx, Fy) derart ermittelt, dass das Drehelement (2) bei der Resonanzfrequenz (fR) nicht resonant ist.
Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement (2) in einem Drehfrequenzbereich drehzahlregelbar ist und dass der Drehfrequenzbereich die Resonanzfrequenz (fR) enthält.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfrequenz ein ganzzahliges Vielfaches der halben Drehfrequenz (f) ist.
Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfrequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Drehfrequenz (f) ist.
Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfrequenz gleich der Drehfrequenz (f) ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass sie als elektrische Maschine, Turbine oder Kompressor ausgebildet ist.