DE2160065B2 - Arrangement for magnetic storage tion of a body - Google Patents

Arrangement for magnetic storage tion of a body

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DE2160065B2 DE19712160065 DE2160065A DE2160065B2 DE 2160065 B2 DE2160065 B2 DE 2160065B2 DE 19712160065 DE19712160065 DE 19712160065 DE 2160065 A DE2160065 A DE 2160065A DE 2160065 B2 DE2160065 B2 DE 2160065B2
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Description

Die Erfindung ist nicht auf ringförmig geschlos- zwei- bis vierfachen dieses Wertes zwischen denThe invention is not closed in a ring-two to four times this value between the

sene Magnetlager beschränkt, sondern kann bei Ein- Achsen der beiden Meßfüblerwicklungen eines Meß-This magnetic bearing is limited, but can be used with one-axis of the two measuring sensor windings of a measuring

zelmagneten als Stellglieder mit diesen kombiniert fühlers der magnetische Pfad dieses Flusses im Läu-individual magnets as actuators combined with these sensors the magnetic path of this flux in the running

werden. Eine derartige Anordnung zeigt die Fig. 2, fer kurz gehalten wird.will. Such an arrangement is shown in FIG. 2, fer is kept short.

bei der die der F i g. 1 entsprechenden Teile gleich 5 In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann manin which the F i g. 1 corresponding parts equal to 5 In a further embodiment of the invention, one can

beziffert sind. Die Anordnungen der F i g. 1 und 2 die beiden Meßfühlerwicklungen auch konzentrischare numbered. The arrangements of FIG. 1 and 2 the two sensor windings also concentrically

weichen insofern voneinander ab, als dargestellt ist, anordnen. Sie umschließen dann einen magnetischendiffer insofar as is shown, arrange. They then enclose a magnetic one

daß man je nach dem Verwendungszweck der An- Kern und sind weiterhin durch einen Zylinder austhat depending on the intended use of the core and are further characterized by a cylinder

Ordnung zwischen den beiden Meßfühlerwicklun- ferromagnetischem Material getrenntOrder between the two sensor windings separated from ferromagnetic material

gen5 einen magnetischen Pfad6 (Fig. 1) vorsehen io Ein Beispiel für eine derartige AusführungsformGen5 provide a magnetic path6 (Fig. 1) io An example of such an embodiment

kann. der Erfindung zeigen die Fig.3 und Fig.4. Dabeican. 3 and 4 show the invention. Included

Die Induktivität der Reihenschaltung zweier sol- ist der in der Praxis häufige Fall — ohne daß jedoch eher Meßfühlerwicklungen, in denen gleiche Span- darauf die Erfindung beschränkt ist — dargestellt, nungen durch Wechselströme der Magnetspulen in- daß ein mit senkrechter Achse rotierender Körper duziert werden, wird mit einer oberhalb der Arbeits- 15 magnetisch aufgehängt werden soll. Der gelagerte frequenzen der Magnetspulenströme liegenden Körper ist nur schematisch als Hohlzylinder 7 ange-Trägerfrequenz gemessen. Der elektrische Meßwert deutet. An seiner Stirnfläche erkennt man einen in dient als Signalspannung für den Istwert der Luft- magnetischer Hinsicht günstig ausgestalteten Tragspaltweite, deckel 8. Der Hohlzylinder 7 wird durch die von derThe inductance of the series connection of two sol- is the most common case in practice - but without that rather sensor windings in which the same chip - the invention is limited to this - shown, voltages due to alternating currents of the magnetic coils in that a body rotating with a vertical axis be duced, is to be hung magnetically with one above the working 15. The stored one frequencies of the magnetic coil currents lying body is only schematically as a hollow cylinder 7 attached carrier frequency measured. The electrical reading indicates. You can recognize an in serves as the signal voltage for the actual value of the air-magnetic point of view, the bearing gap width, which is favorable, cover 8. The hollow cylinder 7 is by the

Er stellt den Ausgangswert zur Aussteuerung von 20 Arbeitsmagnetspule 9 erzeugte magnetische Kraft geVerstärkern als Stellglied für den Magnetspulenstroni halten. Der Weg dieses Flusses verläuft durch den dar. Letzterer lieferTdie Stellkraft für den Regelkreis von der Arbeitsspulenwicklung umschlossenen Kern der magnetischen Lagerung des Hohlzylinders auf 11 über den Luftspalt 10 zum Tragdeckel 8 und über die symmetrische Lage im Lager. Der Regelkreis ist einen weiteren Luftspalt zum ferromagnetischen Teil im einzelnen nicht näher dargestellt, kann jedoch mit 35 12 als Rückschluß.It provides the output value for modulating 20 working magnet coils 9 generated magnetic force amplifiers hold as an actuator for the magnet coil troni. The path of this river runs through the The latter provides the actuating force for the control circuit from the core enclosed by the work coil winding the magnetic mounting of the hollow cylinder on 11 over the air gap 10 to the support cover 8 and over the symmetrical position in the warehouse. The control loop is another air gap to the ferromagnetic part not shown in detail, but with 35 12 as a conclusion.

an sich bekannten Elementen aufgebaut werden. Der In der Darstellung erkennt man die konzentrisch Istwert der Luftspaltweite zwischen dem magneti- im ferremagnetischen Kern 11 angeordneten Meßschen Lager und dem ferromagnetischen Hohlzylin- fühlerwicklungen 13,14. Die innere Meßfühlerwickder wird vorteilhafterweise in der achsialen Mitte des lung 14 umschließt einen Teilkern 15 und wird ihrer-Lagers, also etwa im Angriffspunkt der Stellkraft er- 30 seits von einem zylindrisch geformten weiteren Kernfaßt. Vorteilhafterweise sind weiterhin der Aufwand teil 16 umfangen. Die Meßfühlerwicklung 13 ist als eines besonderen Gehäuses für die Meßfühlerwick- äußere der beiden dargestellt. Die Lage der Meßlungen und für deren justierbare Befestigung verrnie- fühlerwicklungen zueinander ist noch einmal in der den. Trotz der gemeinsamen magnetischen Wege in- F i g. 4 als Schnitt an der Stelle A verdeutlicht,
nerhalb der Magnetspulen und der Meßfühlerspulen 35 Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist vveiist eine magnetische Kopplung beider Kreise durch terhin auf die Besonderheit eingegangen, daß der die Gegeneinanderschaltung von zwei Meßfühler- Magnetpol und die davor befindliche Polfläche des Wicklungen mit gleicher, von den Magnetspulenwick- gelagerten Körpers unterschiedlich gekrümmt sind, lungen induzierter Spannung vermieden. Die magne- In diesem Fall ist der an sich bei konstantem Lufttischen Flußkreise bei ringförmigen Arbeitsmagnet- 40 spalt zwischen Magnetpol und der davor befindlispulen fließen in Zylindermantelflächen, deren Ach- chen Polfläche des gelagerten Körpers gleiche Winsen parallel zur Achse des Hohlzylinders verlaufen. dungsquerschnitt der Meßfühlerwicklungen in weite-Die Flußkreise der Meßfühlerwicklungen mit anderer rer Ausgestaltung der Erfindung zu korrigieren.
Trägerfrequenz verlaufen in Ebenen, die senkrecht Es muß sich dann der Windungsquerschnitt der inauf der HoKzylinderachse stehen. Unter dem Mittel- 45 neren Meßfühlerwicklung 14 (Windungszahl der inschenkel der Magnetspulenkerne wird der dünnwan- neren Wicklung mal Innenpolfläche) zu dem der äudige Hohlzylinder durch den Magnetstrom in achsia- ßeren Meßfühlerwicklung 13 (Windungszahl der äuler Richtung magnetisiert, während der trägerfre- ßeren Wicklung mal Ringpolfläche plus Innenpolquente magnetische Fluß der Meßfühlerwicklungen fläche) ebenso verhalten wie der mittlere kleinere sich tangential schließt. 50 Luftspalt vor dem Teilkern 15 zu dem mittleren wei-elements known per se are built up. The representation shows the concentric actual value of the air gap width between the magnetic measuring bearing arranged in the ferremagnetic core 11 and the ferromagnetic hollow cylinder sensor windings 13, 14. The inner measuring sensor winding is advantageously in the axial center of the lung 14 encloses a partial core 15 and its bearing, that is to say approximately at the point of application of the actuating force, is held by a further, cylindrically shaped core. Advantageously, the expense part 16 continues to be covered. The sensor winding 13 is shown as a special housing for the sensor winding outer of the two. The position of the measuring windings and the adjustable fastening of the sensor windings to one another is shown again in the. Despite the common magnetic paths in F i g. 4 illustrated as a section at point A,
Inside the magnet coils and the sensor coils 35 In the illustrated embodiment, a magnetic coupling of the two circuits has been dealt with by the special feature that the opposing connection of two sensor magnetic poles and the pole face of the windings in front of them have the same body supported by the magnetic coil windings are differently curved, lungs induced tension avoided. In this case, the magnetic flux circles at constant air tables with an annular working magnet gap between the magnetic pole and the coils in front of it flow in cylinder jacket surfaces, the axis of which pole surface of the supported body run parallel to the axis of the hollow cylinder. To correct the cross-section of the sensor windings in wide-The flux circles of the sensor windings with another embodiment of the invention.
Carrier frequencies run in planes that are perpendicular. The winding cross-section must then be on the HoK cylinder axis. Under the middle measuring sensor winding 14 (number of turns of the inner legs of the magnet coil cores, the thinner winding times the inner pole surface) becomes that of the outer hollow cylinder magnetized by the magnetic current in the axially outer measuring sensor winding 13 (number of turns in the outer direction, while the winding is free of carriers times the ring pole area plus inner pole quent magnetic flux of the sensor windings area) behave just as the middle smaller one closes tangentially. 50 air gap in front of the partial core 15 to the middle white

Eine Verfälschung des Meßwertes der Meßfühler- teren Luftspalt vor dem Femteil 16 einschließlichA falsification of the measured value of the measuring sensor tere air gap in front of the remote part 16 inclusive

wicklungen etwa durch die Beeinflussung der Per- Teilkern 15.windings, for example, by influencing the per- partial core 15.

meabilität eines dünnwandigen Hohlzylinders unter Der gelagerte Hohlzylinder kann auch aus nichtdem Einfluß des magnetischen Arbeitsflusses der magnetischem Werkstoff bestehen. Es sind dann dar-Magnetspulenwicklungen zur Erzeugung der Stell- 55 auf ferro-magnetische Teilabschnitte vorzusehen, an kraft wird erstens dadurch reduziert, daß die Induk- denen die Stellkraft des Lagers angreifen kann. AIltionsrichtungen beider Flüsse im Hohlzylinder sen1- gemein läßt sich der Erfindungsgedanke jedoch überrecht aufeinander stehen. Sie wird zweitens weiterhin all dort anwenden, wo Magnetflüsse als Stellkraft zur dadurch verkleinert, daß die Läuferinduktion des Ar- Positionierung eines Körpers dienen. Dabei kann beitsflusses in der Mittelebene des Lagers durch Null So sich der Körper wie beim dargestellten Beispiel entgeht. Letztlich trägt zur gleichen Wirkung bei, daß weder um eine vorgegebene Achse bewegen oder durch erfindungsgemäße kleine tangentiale Abstände aber sich auch allgemein in translatorischer Bewein der Größenordnung der Luftspaltweite, oder eines gung befinden.Meability of a thin-walled hollow cylinder under The stored hollow cylinder can also not consist of the influence of the magnetic work flow of the magnetic material. Magnetic coil windings are then to be provided to generate the actuating 55 on ferromagnetic subsections; the force is first reduced by the fact that the inductors can attack the actuating force of the bearing. The directions of the two flows in the hollow cylinder sen 1 - in common, however, the idea of the invention can be superimposed on one another. Secondly, it will continue to be used wherever magnetic fluxes are used as the actuating force to be reduced in that the rotor induction of the Ar- positioning of a body is used. In doing so, flow in the center plane of the bearing can go through zero. Ultimately, the same effect contributes to the fact that neither move about a given axis nor, due to small tangential distances according to the invention, are generally in translatory conditions of the order of magnitude of the air gap width or movement.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (14)

Patentansprüche· Die Eriindung betrifft eine Anordnung zur magne- " tischen Lagerung eines Körpers, die mit mindestensPatent Claims · The invention relates to an arrangement for the magnetic "mounting of a body, which with at least 1. Anordnung zur magnetischen Lagerung einem Meßfühler ausgerüstet ist.1. Arrangement for magnetic storage is equipped with a sensor. eines Körpers, die mit mindestens einem Meßfüh- Die Entwickl-Jg moderner magnetischer Werkler ausgerüstet ist, dadurch gekenn- 5 stoffe erlaubt es, Lagerungsprobleme mit Hilfe von zeichnet, daß jeder Meßfühler (5, 13, 14) in- Magnetkräften zu lösen. Dadurch wurde es möglich, nerhalb einer die Stellkraft erzeugenden Magnet- von Schmiermitteln unabhängige, keinem Verschleiß spule (4,9) in dem von ihr umschlossenen ferro- unterworfene und damit wartungsfreie Lager zu entmagnetischen Kern (2,11) angeordnet ist. wickeln. Sie eignen sich insbesondere zur Beherr-of a body that is equipped with at least one measuring guide. The development of modern magnetic workers is equipped, thereby marked 5 substances allows storage problems with the help of draws that each sensor (5, 13, 14) to solve in magnetic forces. This made it possible Within a magnet that generates the actuating force, it is independent of lubricants and has no wear coil (4,9) in the enclosed by it ferro-subject and thus maintenance-free bearing to demagnetize Core (2,11) is arranged. wrap. They are particularly suitable for controlling 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- ίο schung der Lagerprobleme für mit sehr hohen Drehkennzeichnet, daß der Meßfühler (5, 13, 14) aus zahlen betriebenen Wellen.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the storage problems for with very high rotation that the sensor (5, 13, 14) from numbers operated shafts. zwei in ihrem Windungssinn konträr und in Es ist bereits die magnetische Lagerung eines Ro-two contrary in their sense of winding and in Es is already the magnetic bearing of a rotor Reihe geschalteten Wicklungen aufgebaut ist. tors mit im wesentlichen vertikaler Drehachse anSeries connected windings is constructed. tors with a substantially vertical axis of rotation 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch einem feststehenden Teil ohne Berührung zwischen gekennzeichnet, daß die Meßfühlerwicklungen (5, 15 dem Rotor und dem feststehenden Teil bekannt, bei 13, 14) ebenfalls Teile des ferromagnetischen der der Rotor mit ferromagnetischen Teilen versehen Kernes (2, 11) der Magnetspulen (4,9) umschlie- ist und von einem auf diese einwirkenden Tragmaßen, gneten getragen wird. Bei dieser Anordnung ist zur ra-3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in a fixed part without contact between characterized in that the sensor windings (5, 15 are known to the rotor and the fixed part at 13, 14) also provide parts of the ferromagnetic or the rotor with ferromagnetic parts The core (2, 11) of the magnet coils (4,9) is enclosed and by a load-bearing dimensions acting on this, is worn gracefully. With this arrangement, 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch dialen Stabilisierung am feststehenden Teil weiterhin gekennzeichnet, daß beide Meßfühlerwicklungen 20 eine Stabilisierungseinrichtung zur Festlegung des (5, 13. 14) gleichen Windungsquerschnitt aufwei- Rotors in einer vorgegebenen Position vorgesehen sen. (Offenlegungsschriften 1 750 602 und 1 933 031).4. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized by dialen stabilization on the fixed part further characterized in that both sensor windings 20 have a stabilization device for determining the (5, 13. 14) the same winding cross-section provided on the rotor in a predetermined position sen. (Offenlegungsschriften 1 750 602 and 1 933 031). 5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch Eine derartige Ausbildung einer elektromagnetigekennzeichnet, daß das ferromagnetische Mate- sehen Lagerung in Radialrichtung weist außerhalb rial (2) der Magnetspule (4) E-förmigen Quer- 25 der die Stabilisierungskräfte erzeugenden Magnetspuschnitt aufweist und die Magnetspule (4,9) den len Fühler auf, die die Größe der Stabilisierungsma-Mittelschenkel umschließt. gnetkräfte steuern. Der Nachteil einer derartigen An-5. Arrangement according to claim 1 to 4, characterized in such a design of an electromagnetic, that the ferromagnetic material see storage in the radial direction outside rial (2) of the magnet coil (4) E-shaped transverse 25 of the magnet sheet cut that generates the stabilizing forces has and the solenoid (4,9) on the len sensor, which is the size of the Stabilisierungsma-Mittelschenkel encloses. control gnological forces. The disadvantage of such an 6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch Ordnung besteht darin, daß die Fühler um die Abgekennzeichnet, daß die Meßfühlerwicklungen (5, messungen von Lager und Fühlergehäuse gegenüber 13, 14) innerhalb des von einer Magnetspule 30 dem Angriffspunkt der Stabilisierungskraft versetzt (4,9) umschlossenen Raumes auf Teilabschnitten sind und somit nur ungenaue Meßwerte liefern.6. Arrangement according to claim 1 to 5, characterized in that the sensor is marked around the that the sensor windings (5, measurements of the bearing and sensor housing opposite 13, 14) offset from the point of application of the stabilizing force by a magnetic coil 30 (4,9) of the enclosed space are on partial sections and thus only provide imprecise measured values. des Mittelschenkels angeordnet sind. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, dieseof the central leg are arranged. The object of the invention is this 7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch Meßwertungenauigkeiten weitestgehend zu vermeigekennzeichnet, daß mehrere Magnetspulen (4) den.7. Arrangement according to claim 1 to 6, characterized in that measured value inaccuracies are largely avoided, that several solenoids (4) the. vorgesehen sind. 35 Bei einer eingangs beschriebenen A nordnung zurare provided. 35 at an input voltage for north-described A 8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch magnetischen Lagerung eines Körpers, die mit mingekennzeichnet, daß die Magnetspulen (4,9) und destens einem Meßfühler ausgerüstet ist, wird eine das ferromagnetische Material (2, 11) einen rotie- Erfindung darin gesehen, daß jeder Meßfühler innerrenden Körper (1, 7,8) umschließen. halb einer die Stellkraft erzeugenden Magnetspule in8. Arrangement according to claim 1 to 7, characterized in magnetic storage of a body, which is marked with min, that the solenoid coils (4,9) and at least one sensor is equipped, is a the ferromagnetic material (2, 11) a rotary invention seen in the fact that each sensor innerrenden Enclose body (1, 7,8). half of a solenoid generating the actuating force in 9. Anordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch 40 dem von ihr umschlossenen ferromagnetischen Kern gekennzeichnet, daß die Magnetspulen (4,9) und angeordnet ist.9. Arrangement according to claim 1 to 8, characterized 40 by the ferromagnetic core enclosed by it characterized in that the magnetic coils (4,9) and is arranged. das ferromagnetische Material (2, 11) ringförmig Es ist der Meßfühler aus zwei gegeneinander undthe ferromagnetic material (2, 11) ring-shaped It is the sensor made of two against each other and um eine Achse ausgebildet sind. in Reihe geschalteten Wicklungen aufgebaut, wobeiare formed around an axis. built in series-connected windings, wherein 10. Anordnung nach Ansprüche, dadurch ge- die beiden Meßfühlerwicklungen im Falle eines konkennzeichnet, daß der Körper einen Hohlzylinder 45 stanten Luftspaltes zwischen Magnetpolfläche und (1, 7,8) darstellt. der ihr gegenüberliegenden Fläche des gelagerten10. An arrangement according to claims, characterized in that the two sensor windings in the case of a concealed that the body has a hollow cylinder 45 constant air gap between the magnetic pole face and (1, 7,8). the opposite surface of the stored 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch Körpers gleichen Windungsquerschnitt — das ist das gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (1, 7,8) Produkt von Windungszahl mal Polfläche des Wickaus dünnwandigem ferromagnetischem Werkstoff lungskemes — besitzen.11. The arrangement according to claim 10, characterized in that the body has the same winding cross-section - that's that characterized in that the hollow cylinder (1, 7,8) is the product of the number of turns times the pole surface of the winding thin-walled ferromagnetic material lungskemes - own. hergestellt ist. 5° An Hand einer Zeichnung sei ein schematischesis made. 5 ° Let a drawing be a schematic one 12. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, da- Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.12. Arrangement according to claim 1 to 4, explained there- embodiment of the invention. durch gekennzeichnet, daß die Meßfühlerwick- Die dargestellte Anordnung zeigt ein magnetischescharacterized in that the measuring sensor winding The illustrated arrangement shows a magnetic lungen (13, 14) konzentrisch zueinander angeord- Ringlaser für einen dünnwandigen Hohlzylinder aus net sind. ferromagnetischem Material. Der Hohlzylinder 1Lungs (13, 14) arranged concentrically to one another ring laser for a thin-walled hollow cylinder are net. ferromagnetic material. The hollow cylinder 1 13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch 5s wird von einem Ringkern 2 umschlossen. Der Quergekennzeichnet, daß zwischen den Meßfühler- schnitt des Ringkernes ist E-förmig ausgebildet, und wicklungen (13, 14) ein Zylinder (16) aus ferro- es sind die Magnetspulen 4 um den Mittelschenkel magnetischem Kernmaterial vorgesehen ist. des Ε-Querschnittes angeordnet. Zwischen dem Ring-13. The arrangement according to claim 12, characterized in that 5s is enclosed by a toroidal core 2. The transverse indicates that between the sensor section of the toroidal core is E-shaped, and windings (13, 14) a cylinder (16) made of ferro- there are the magnet coils 4 around the center leg magnetic core material is provided. of the Ε cross-section. Between the ring 14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch kern 2 und dem Hohlzylinder 1 ist der Luftspalt 3 zu gekennzeichnet, daß bei unterschiedlich ge- 60 erkennen. Bei dem dargestellten Beispiel umfassen krümmter Fläche des Magnetpoles (11) und der die Magnetspulen 4 je etwa 90° der Mittelschenkel davor befindlichen Polfläche (8) des gelagerten des Ringkernes. Für die Wickelköpfe sind Ausspa-Körpers (7,8) die Windungsquerschnitte der bei- rungen in dem Mittelschenkelring vorgesehen. Vier den Meßfühlerwicklungen im gleichen Verhältnis weitere, im Verhältnis zur Luftspaltweite sehr zueinander stehen wie die mittleren Weilen der 65 schmale Aussparungen sind ferner symmetrisch in ihnen zugeordneten Luftspalte (10). der Mitte des Mittelschenkels der Magnetspulenkerne angebracht. In ihnen sind die beiden Meß-14. The arrangement according to claim 13, characterized in that the core 2 and the hollow cylinder 1, the air gap 3 is closed marked that at differently recognized 60. In the example shown, include curved surface of the magnetic pole (11) and the magnet coils 4 each about 90 ° of the center leg in front of it the pole face (8) of the supported toroidal core. There are Ausspa bodies for the winding heads (7,8) the winding cross-sections of the grains provided in the central leg ring. Four the sensor windings in the same proportion further, in relation to the air gap width very much are related to each other like the middle waves of the 65 narrow recesses are also symmetrical in air gaps (10) assigned to them. the middle of the central leg of the solenoid cores appropriate. In them are the two measuring fühlerwicklungen 5 eingebaut.sensor windings 5 built in.
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