DE1286347B

DE1286347B - Magnetic relief device

Info

Publication number: DE1286347B
Application number: DES87783A
Authority: DE
Inventors: Lang Karl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-10-09
Filing date: 1963-10-09
Publication date: 1969-01-02

Description

Es ist bekannt, die Belastungen der Traglager von Maschinen und Apparaten mit senkrecht stehender Welle durch eine magnetische Entlastungsvorrichtung herabzusetzen. Diese magnetischen EntIastungsvorrichtungen bestehen aus einem Magnetkern und einem mit der Maschine oder dem Apparat verbundenen Anker. Der Magnetkern trägt die zur Erzeugung des magnetischen Flusses erforderlichen Erregerwicklungen und außerdem Kompensationswicklungen, die zur Unterdrückung der schädlichen Streuflüsse in der Entlastungsvorrichtung dienen. Sowohl die Erregerals auch die Kompensationswicklungen können in mehrere Teile unterteilt sein.It is known the loads on the support bearings of machines and apparatus with a vertical shaft by means of a magnetic relief device. These magnetic relief devices consist of a magnetic core and a armature connected to the machine or apparatus. The magnetic core contributes to the Generation of the magnetic flux required excitation windings and also Compensation windings, which are used to suppress the harmful leakage flux in the Serve relief device. Both the exciter and the compensation windings can be divided into several parts.

Die Wicklungen werden im allgemeinen in ringförmigen Aussparungen des Magnetkerns angeordnet, denen ringförmige Aussparungen im Ankerteil gegenüberstehen, so daß durch die Teile des Magnetkerns und Ankers, welche zwischen den Aussparungen liegen, die Magnetpole gebildet werden. Die Oberflächen der die Magnetpole bildenden Teile des Ankers und des Magnetkerns sind bei den bekannten magnetischen Entlastungsvorrichtungen im allgemeinen so angeordnet, daß sie senkrecht zur Achse der Entlastungsvorrichtung stehen. Es ist aber auch bekannt, die Flächen teilweise schräg zu stellen, um eine zentrierende Wirkung zu erzielen.The windings are generally in annular recesses of the magnet core, which face annular recesses in the armature part, so that through the parts of the magnetic core and armature which are between the recesses lie, the magnetic poles are formed. The surfaces of those forming the magnetic poles Parts of the armature and the magnetic core are in the known magnetic relief devices generally arranged so that they are perpendicular to the axis of the relief device stand. But it is also known to partially incline the surfaces to a to achieve a centering effect.

Der zwischen der Poloberflächen liegende Luftspalt bestimmt neben der Größe der gewünschten, von der Entlastungsvorrichtung auf die Maschine auszuübenden, entlastenden Kraft die erforderliche Erregerleistung. Aus mechanischen Gründen muß aber ein Mindestabstand zwischen den beiden Teilen der Entlastungsvorrichtung in axialer Richtung vorgesehen werden, damit sich diese mit Sicherheit nicht berühren. Der Luftspalt zwischen den Magnetpolen darf also nicht kleiner als dieser Mindestabstand gewählt werden, entsprechend beeinflußt dieser vorgeschriebene Mindestabstand auch die erforderliche Erregerleistung.The air gap between the pole surfaces determines next the size of the desired exertion on the machine by the relief device, relieving force the required excitation power. For mechanical reasons it must but a minimum distance between the two parts of the relief device in be provided in the axial direction so that they do not touch each other with certainty. The air gap between the magnetic poles must therefore not be smaller than this minimum distance are selected, this prescribed minimum distance also influences accordingly the required excitation power.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine besondere Ausbildung der Polflächen einer magnetischen Entlastungsvorrichtung. Gemäß der Erfindung sind die einander zugewandten Oberflächen durch konzentrisch verlaufende Rillen im Querschnitt sägezahnartig ausgebildet und ineinander verschachtelt, so daß ein im Querschnitt ebenfalls sägezahnartiger Luftspalt zwischen ihnen entsteht. Dadurch erzielt man den Vorteil, daß der Luftspalt, der für die Berechnung der Erregerleistung wichtig ist, nicht mehr senkrecht zur Achse der Entlastungsvorrichtung liegt und daher nicht mit dem aus mechanischen Gründen erforderlichen Mindestabstand zwischen dem Magnetkern und dem Anker in axialer Richtung zusammenfällt.The present invention relates to a special design of the pole faces a magnetic relief device. According to the invention, they are each other facing surfaces by concentric grooves in cross-section like a sawtooth formed and nested, so that a sawtooth-like cross-section There is an air gap between them. This has the advantage that the air gap, which is important for calculating the excitation power, no longer perpendicular to the Axis of the relief device is and therefore not with the mechanical Reasons required minimum distance between the magnetic core and the armature in the axial Direction coincides.

Die Erfindung nutzt die Tatsache aus, daß bei schrägem Verlauf der Begrenzungsflächen der Magnetpole die magnetischen Feldlinien beim Durchtritt durch die Trennfläche zwischen Eisen und Luft gebrochen werden. Da die Permeabilität des Eisens sehr viel größer als die der Luft ist, stehen die Feldlinien auf der Luftseite von Trennflächen nahezu senkrecht. Der zur Ermittlung der Erregerleistung zu berücksichtigende Luftspalt wird also senkrec;nt zu der Oberfläche des Magnetpoles gemessen. Je nach der Wahl der Neigung der Oberflächen der Magnetpole kann der für den magnetischen Kreis maßgebende Luftspalt unter Beibehaltung eines vorgeschriebenen Mindestabstandes in axialer Richtung verringert werden.The invention takes advantage of the fact that when the slope is inclined Boundary surfaces of the magnetic poles the magnetic field lines when passing through the interface between iron and air will be broken. Since the permeability of the Iron is much larger than that of air, the field lines are on the air side of parting surfaces almost perpendicular. The one to be taken into account to determine the excitation power The air gap is therefore measured perpendicular to the surface of the magnetic pole. Depending on the choice of the inclination of the surfaces of the magnetic poles can be the one for the magnetic Circular decisive air gap while maintaining a prescribed minimum distance can be reduced in the axial direction.

Dies ergibt aber den Vorteil, daß der verringerte Luftspalt eine geringere Erregerleistung erfordert und mithin kann infolge einer entsprechend kleineren Erregerwicklung auch die Bauhöhe der Entlastungsvorrichtung reduziert werden.However, this has the advantage that the reduced air gap is smaller Requires excitation power and therefore can as a result of a correspondingly smaller excitation winding the overall height of the relief device can also be reduced.

Zur Verdeutlichung des durch die Erfindung erzielten Fortschritts sind in den F i g. 1 und 2 jeweils eine magnetische Entlastungsvorrichtung bekannter Art und eine magnetische Entlastungsvorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.To illustrate the progress achieved by the invention are shown in Figs. 1 and 2 each have a known magnetic relief device Art and a magnetic relief device according to the invention schematically shown.

F i g. 1 zeigt einen Radialschnitt durch die magnetische Entlastungsvorrichtung 1, die aus dem Magnetkern 2 und dem mit der senkrecht angeordneten Welle 3 einer elektrischen Maschine verbundenen Anker 4 besteht. Der Magnetkern 2 trägt in ringförmigen Ausnehmungen 5 und 6 die Erregerwicklungen 7 und B. Am inneren und äußeren Umfang des Magnetkerns 2 ist die in zwei Teile aufgeteilte Kompensationswicklung 9 angeordnet. Auch der Anker 4 besitzt ringförmige Ausnehmungen 10, die den ringförmigen Ausnehmungen 5 und 6 des Magnetkerns 2 gegenüberstehen, so daß sich am Magnetkern 2 ringförmige Magnetpole 11,12 und 13 ausbilden. Denen stehen die Magnetpole 14,15 und 16 des Ankers 4 gegenüber. Die Oberflächen der Magnetpole (11 bis 16) verlaufen zueinander parallel. Sie sind bei der bekannten Ausführung der magnetischen Entlastungsvorrichtung so angeordnet, daß sie senkrecht zur Achse der Entlastungsvorrichtung liegen. Da aus mechanischen Gründen eine gewisse minimale Bewegungsmöglichkeit in axialer Richtung zwischen den beiden Teilen der magnetischen Entlastungsvorrichtung gegeben sein muß, ist ein bestimmter Mindestabstand zwischen dem Magnetkern und dem Anker in axialer Richtung vorgeschrieben. Die Größe der Luftspalte 17 darf nicht kleiner als dieser Wert gewählt werden. Mithin beeinflußt die aus mechanischen Gründen erforderliche Bewegungsmöglichkeit in axialer Richtung auch die Bemessung der erforderlichen Erregerleistung.F i g. 1 shows a radial section through the magnetic relief device 1, which consists of the magnetic core 2 and the one with the vertically arranged shaft 3 electrical machine connected armature 4 consists. The magnetic core 2 carries in ring-shaped Recesses 5 and 6, the excitation windings 7 and B. On the inner and outer circumference The compensation winding 9, which is divided into two parts, is arranged on the magnet core 2. The armature 4 also has annular recesses 10, which form the annular recesses 5 and 6 of the magnetic core 2 are opposite, so that the magnetic core 2 is annular Form magnetic poles 11, 12 and 13. These have the magnetic poles 14,15 and 16 of the Anchor 4 opposite. The surfaces of the magnetic poles (11 to 16) run towards one another parallel. You are in the known design of the magnetic relief device arranged so that they are perpendicular to the axis of the relief device. There for mechanical reasons a certain minimal possibility of movement in the axial direction be given between the two parts of the magnetic relief device must, there is a certain minimum distance between the magnetic core and the armature in axial direction prescribed. The size of the air gap 17 must not be smaller can be chosen as this value. Thus, it influences the one required for mechanical reasons Possibility of movement in the axial direction also the dimensioning of the required excitation power.

F i g. 2 zeigt dagegen eine magnetische Entlastungsvorrichtung 20, die gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Auch hierbei trägt der Magnetkern 21 in ringförmigen Ausnehmungen 22 und 23 die Erregerwicklungen 24 und 25, während an seinem inneren und äußeren Umfang die in zwei Teile aufgeteilte Kompensationswicklung 26 angeordnet ist. Den ringförmigen Ausnehmungen 22 und 23 des Magnetkerns 21 stehen ringförmige Ausnehmungen 27 des Ankers 28 gegenüber. Der Anker 28 ist mit der vertikal angeordneten Welle 29 einer elektrischen Maschine verbunden. Die einander zugewandten Oberflächen der Magnetpole 30, 31 und 32 des Magnetkerns 21 und 33, 34, 35 des Ankers 28 sind aus zur Achse der Entlastungsvorrichtung geneigten Flächen so zusammengesetzt, daß sie im Querschnitt sägezahnartig ausgebildet sind. Die Oberflächen der Magnetpole sind also aus konzentrischen Rillen mit im Querschnitt sägezahnartigen Profil gebildet. Der Abstand zwischen dem Magnetkern 21 und dem Anker 28 ist so gewählt, daß der erforderliche Mindestabstand in axialer Richtung eingehalten ist. Da jedoch die aus dem Eisen austretenden magnetischen Feldlinien senkrecht zur Oberfläche des Eisens stehen, muß der für die Bemessung der Erregerleistung maßgebliehe Luftspalt senkrecht zur Oberfläche der Magnetpole gemessen werden. Er ist infolge der geneigten Flächen der Magnetpole wesentlich kleiner als der in axialer Richtung bestehende Abstand zwischen dem Magnetkern 21 und dem Anker 28, dessen Mindestgröße vorgeschrieben ist. Die erforderliche Erregerleistung ist demzufolge auch geringer, so daß die Erregerwicklungen 24 und 25 bei gleicher Hubkraft der Entlastungsvorrichtung wesentlich kleiner als die Erregerwicklungen 5 und 6 in der in der F i g. 1 dargestellten bekannten Anordnung bemessen werden können. Demzufolge ist auch die gesamte Bauhöhe der magnetischen Entlastungsvorrichtung 20 kleiner als dies bei senkrecht zur Achse der Entlastungsvorrichtung liegenden Luftspalten zwischen den Magnetpolen möglich war.F i g. 2, on the other hand, shows a magnetic relief device 20 which is designed according to the invention. Here, too, the magnetic core 21 carries the excitation windings 24 and 25 in annular recesses 22 and 23, while the compensation winding 26, which is divided into two parts, is arranged on its inner and outer circumference. The annular recesses 22 and 23 of the magnet core 21 are opposite to the annular recesses 27 of the armature 28. The armature 28 is connected to the vertically arranged shaft 29 of an electrical machine. The mutually facing surfaces of the magnetic poles 30, 31 and 32 of the magnetic core 21 and 33, 34, 35 of the armature 28 are composed of surfaces inclined to the axis of the relief device so that they are sawtooth-like in cross section. The surfaces of the magnetic poles are thus formed from concentric grooves with a sawtooth-like profile in cross section. The distance between the magnetic core 21 and the armature 28 is chosen so that the required minimum distance in the axial direction is maintained. However, since the magnetic field lines emerging from the iron are perpendicular to the surface of the iron, the air gap that is decisive for dimensioning the excitation power must be measured perpendicular to the surface of the magnetic poles. As a result of the inclined surfaces of the magnetic poles, it is significantly smaller than the distance in the axial direction between the magnetic core 21 and the armature 28, the minimum size of which is prescribed. The required excitation power is consequently also lower, so that the excitation windings 24 and 25 with the same lifting force of the relief device are significantly smaller than the excitation windings 5 and 6 in the FIG. 1 shown known arrangement can be dimensioned. Accordingly, the overall height of the magnetic relief device 20 is also smaller than was possible with air gaps between the magnetic poles perpendicular to the axis of the relief device.

Claims

Claim: Magnetic relief device, in particular for Support bearing of an electrical machine, consisting of an excitation and compensation windings supporting magnetic core and an armature, in which the mutually facing surfaces of the magnetic core and the armature at an angle to the axis of the relief device standing surfaces are composed, d u r c h g e - indicates that the surfaces facing each other by concentric grooves in cross section Are sawtooth-like and nested one inside the other, so that a in cross section there is also a sawtooth-like air gap between them.