DE2258324A1

DE2258324A1 - Magnetische lagerung rotierender koerper

Info

Publication number: DE2258324A1
Application number: DE19722258324
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl-Phys Dr Rer Bosch; Walter Dipl-Phys Dr Rer N Kroy; John Dipl-Phys Dr R Langerholc
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1972-11-29
Filing date: 1972-11-29
Publication date: 1974-06-12

Description

Magnetisch Lagerung rotierender Körper Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur magnetischen Lagerung rotierender Körper, vorzugsweise für solche mit hohen Drehzahlen.
Es ist schon eine magnetische Lagerung-bekanntgeworden, bei der der rotierende Lagerteil im Magnetfeld eines Zugmagneten läuft (DAS 1 750 798). Diese Anordnungen nach dem Prinzip der anziehenden Krnfte sind instabil, vor allem gegen Erschütterungen bzw Vibrationen, und erfordern eine laufende Regelung des'Luftspaltes. Besonders für Elemente, die mit sehr hohen'Drehzahlen operieren, ist daher diese Lagerungsart nicht brauchbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für schnell rotierende Körper eine reibungslose, stabile Lagerung zu schaffen, ohne dabei Magnetanordnungen mit anziehenden Kräften verwenden su müssen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen den Polschuhen eines Flektromagneten ein zylindrischer Rotationskörper mit einem schleifringlosen Antrieb, z. 10. Kurzschlußliufermotor, angeordnet ist, und die Endstücke des Körpers aus in Feidrichtung liegenden Fiseniamellen zusammengesetzt und mit Hilfe von außerhalb des Rotationskörpers liegenden Polarisationsspulen so magnetisiert werden, daß im Lager abstoßende Magnetkräfte entstehen. Durch diese Maßnahmen treten keinerlei mechanische Lagerkrifte mehr auf und die magnetische Lagerung selbst ist stabil, ohne daß zur Stabilisierung besondere Zugmagnetanordnungen erforderlich sind.
Ferner ist vorgesehen, daß die Pol schuhe jeweils eine konusförmige Aussparung aufweisen, in die konische Zapfen der Endstücke eingreifen. Dadurch werden eigene Magnetlager geschaffen, die einen absolut ruhigen achahaltigen Lauf des Rotationskörpers gewährleisten.
Um die bei abstoßenden Nagnetsystemen möglichen Schwingungen zu dSmpfen, sind Kupferplatten auf den Polschuhen des Elektromagneten vorgesehen. Durch diese Maßnahme entfällt die Anordnung von zusätzlichen Zugmagneten.
Die Frfindung ist nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel beschieben und gezeichnet. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform; Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie AD gemäß Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie CD gemäß Fig. 1.
Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsform bezieht sich auf eine schnell rotierende Chopper-Finrichtung, wie sie beispielsweise zur Erzeugung eines gepulsten Neutronenstrahls Verwendung findet. Die erfindungsgemäße Lagerungsanordnung und - ausbildung läßt sich selbstverständlich auch für ganz andere Lagerungszwecke verwenden. hier wie dort dienen als magnetische Lager die Felder zwischen den Polen eines Hufeisen-Elektromagneten 10. Die Poischuhe 11, 12 dieses Magneten 10 weisen je eine konische Bohrung 13, 14 auf, in die die konischen Zapfen 27 des zylinderförmigen Rotationskörpers 20 eingreifen. Diese Zapfen 27 befinden sich an den beiden Endstücken 22, 23 des Rotationskörpers 20, welche in Feldrichtung eine Lamellierung aus Eisen aufweisen und mit gegenüber den Polschuhen 11, 12 die jeweils gleiche Polarität besitzen. Jedes Fndstück 22, 23 ist von einer Polaritätsspule 25, 26 umgeben.
Pol schuhe 11, 12 und Rotationskörper 20 stoßen sich gegenseitig ab, so daß sich nunmehr in den konusförmigen Aussparungen 13, 14 zwischen den Pol schuhen und den konischen Zapfen 27 des Rotationskörpers 20 ein Magnetlager aufbaut. m den Rotationskörper 20 nun seinerseits in Rotation zu versetzen, ist ein Asynchronantrieb 30 eingebaut, der in einer Schnittdraufsicht in Fig. 3 gesondert dargestellt ist. Der Rotor 31 setzt sich aus Eisenlamellen 24 zusammen, die von einem Kupfermantel 32 umgaben sind. Die Lamellen 24 sind quer zur Achsrichtung des Rotationskörpers 20 geschichtet. Um diesen Kurzschlußanker ist in iiblicher Weise der Stator 33 mit Feldwicklungen 34 angeordnet Tn Fig. 2 ist ein Schnitt durch ein Zylinderende 23 gezeigt.
Das gegenüberleigende Ende 22 weist denselben Aufbau auf. Hier sind die Fisenlamellen-24 in Bezug auf die Wirbelstrombildung in Feldrichtung geschichtet und von einer Polaritätsspule 25 umgeben.
Zur Dämpfung auftretender Schwingungen in Achsrichtung sind folgende Maßnahmen vorgesehen: Für die hochfrequenten Schwingungen sind die Polschuhe 11, 12 des Elektromagneten 10 mit Kupferplatten 15, 16 versehen. Niederfrequente Schwingungen können durch aktive Dämpfung mit hilfe der beiden Polarisationsspulen 25, 26 unterdriickt werden. Deren Strom wird hierbei-durch Rückkopplung mit einem induktiven Luftspaltmesser, der im feststehenden Teil eingebaut ist, gereglt. An den Asynchronmotor 30 schließdt sich der als Chopper ausgebildete Teil 40 an. Er ist mit einer entsprechend großen Bohrung 41 versehen.
Die Anwendung der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung ist in all den Fillen von Vorteil. in denen sehr schnell rotierende Körper benötigt werden und eine mechanische Lagerung zu große Reibungskräfte und damit einen zu hohen Verschteiß aufweist. Beim Beirieb im Vakuum haben berührungslose Lager den Vorteil, daß sie keine Verschmutzung mit sich bringen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c e

nrdnung zur magnetischen Lagerung rotierender Körper, vorzugsweise für solche mit hohen Drehzahlen, dadurch g e -k e n n z e i c h n e- t , daß zwischen cien P<llschuhen (11, 12) eines Plektromagneten (10) ein zylindrischer Rotationskörper (20) gleicher Polarität mit einem schleifringlosen Antrieb (30) angeordnet ist, und die Dndstücke (22, 23) des Körpers (20) aus in Feldrichtung liegenden Eisenlamellen (24) zusammengesetzt und den außerhalb des Körpers liegenden Polarisationsspulen (25, 26) zugeordnet sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Polschuhe (11, 12) jeweils eine konusförmige Aussparung (13, 14) aufweisen, in die konische Zapfen (27) der Endstiicke (22, 23) eingreifen.
3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen die Polschuhe (11, 12) des Elektromagnrten (10) mit Kupferpiatten (15, lfi) versehen sind.

L e e r s e i t e