DE2331613A1 - Magnetische lagerung und zentrierung einer rotorwelle - Google Patents

Magnetische lagerung und zentrierung einer rotorwelle

Info

Publication number
DE2331613A1
DE2331613A1 DE19732331613 DE2331613A DE2331613A1 DE 2331613 A1 DE2331613 A1 DE 2331613A1 DE 19732331613 DE19732331613 DE 19732331613 DE 2331613 A DE2331613 A DE 2331613A DE 2331613 A1 DE2331613 A1 DE 2331613A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor shaft
magnetic
magnetic storage
centering
centering according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19732331613
Other languages
English (en)
Other versions
DE2331613B2 (de
DE2331613C3 (de
Inventor
Juergen Dipl Phys Miericke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19732331613 priority Critical patent/DE2331613C3/de
Publication of DE2331613A1 publication Critical patent/DE2331613A1/de
Publication of DE2331613B2 publication Critical patent/DE2331613B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2331613C3 publication Critical patent/DE2331613C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/0408Passive magnetic bearings

Description

Magnetische Lagerung und Zentrierung einer Rotorwelle
Die Erfindung bezieht eich auf die magnetische Lagerung und Zentrierung einer Rotorwelle für hohe Drehzahlen, die mit Rotationskörpern versehen ist.
Der Hauptzweck derartiger magnetischer Lagerungen und Zentrierungen besteht darin, die zu fixierenden rotierenden Körper durch magnetische Feldkräfte berührungslos mit feststehenden Teilen in einer stabilen Lage zu halten. Hierbei treten keine mechanische Lagerreibung und kein Verschleiß auf, und keine Schmiermittel sind zum Betrieb der Lager nötig. Diese Lager eignen sich deshalb besonders für Apparate und Maschinen, deren rotierenden Teile mit sehr hohen Drehzahlen laufen, beispielsweise .für Kreiselkompasse, Turbogebläse, Ultrazentrifugen und Kleinturbinen. Bei diesen Apparaten würde eine Verwendung von Gleit- oder Wälzlagern zu Schwierigkeiten führen.
Bei einem bereits aus der deutschen Patentschrift 976 816 bekannten Lager für drehbare Teile, das insbesondere auch für hohe Drehzahlen geeignet ist, sind an einem rotierenden Läufer ringförmige Dauermagnyet«Äj!lngebracht, die mit am Gehäuse befestigten Ringm^gn/eten derart in Wechselwirkung treten, daß sich jeweils gleichnamige Pole der einander mit entsprechendem Abstand umschließenden Magneten gegenüberstehen. Dabei greift ein am Läufer befestigter Ringmagnet jeweils zwischen zwei einander benachbarte, am Gehäuse befestigte Ringmagneten. Mit dieser Anordnung lassen sich größere Lagerungs- und Zentrierungskräfte erzielen. Jedoch muß für ein-solches Magnetlager wenigstens ein in einer Raumachse wirkendes mechanisches Stützlager vorgesehen sein, da bekanntlich die Lagerung eines
409883/0083
— 2 — ORIGINAL INSPECTED
VPA 73/7570
- 2
Körpers allein mittels magnetischer Kräfte zwischen ferromagnetischen Stoffen nur in zwei Raumkoordinaten zu einer stabilen Lage führen kann, während in der dritten Raumrichtung ein labiles Gleichgewicht entsteht (W. Braunbeck, Zeitschrift für Physik, Band 112 (1939), Seiten 753 bis 757). Ein solches labiles Gleichgewicht kann beispielsweise durch Anbringen eines Spurlagers stabilisiert werden.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 750 602 ist eine weitere Lagerung bekannt, die sich auch zur Lagerung von Vakuumpumpen eignet. In dieser bekannten Ausführungsform wird von einem Tragmagneiar^in Rotor in einer in vertikaler Richtung stabilen Lage gehalten. Zur horizontalen Stabilisierung des Rotors ist an dem feststehenden Gehäuseteil eine besondere Stabilisierungseinrichtung vorgesehen. Diese Stabilisierungseinrichtung umfaßt berührungslose Fühler zur Messung der Rotorabweichungen von der Sollage seiner Achse und ein elektronisches Steuergerät, das mittels der Fühlersignale die Erregung von Elektromagneten steuert, die um am Rotor angebrachte ferromagnetische Teile herum angeordnet sind. Die Magnetfelder werden dabei so gesteuert, daß sie aufgrund der Einwirkung auf die ferromagnetischen Teile des Rotors diesen bei einer Abweichung von der Sollage in die vorgegebene Sollage zurückstellen. Der Aufwand an Regelungseinrichtungen ist für die Lagerung demnach sehr hoch, zumal da bei sehr hohen Drehzahlen auch die Ansprechzeiten der Regeleinrichtung und damit der Magneten sehr klein sein müssen. Da eine entsprechende vertikale Stabilisierung der Lagerung nicht vorgesehen ist, eignet sich diese bekannte Anordnung auch nur für Rotoren mit einer etwa vertikalen Achsrichtung.
Bei einer weiteren, aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 675 067 bekannten Ausbildung eines Lagers werden die Tragkräfte in axialer und/oder radialer Richtung bezüglich einer
409883/0083
VPA 73/7570 - 3 -
Rotationsachse ganz oder teilweise durch abstoßende Kräfte zwischen gleichnamigen Magnetpolen von Dauer- oder Elektromagneten erzeugt. Diese Magneten sind auf einer Rotorwelle und in einem Lagerbock angeordnet und stellen Umdrehungskörper bezüglich der Rotationsachse dar. Die auf ein solches Lager ausgeübten axialen Kräfte werden dadurch ausgeglichen, daß auf der Welle und im Lagerbock Magneten angeordnet sind, beispielsweise in Form von flachen Scheiben, deren Achse mit der Mittellinie der Welle zusammenfällt. Hierbei wird die abstoßende Kraft zwischen den gleichnamigen Magnetpolen, die etwa in Achsrichtung verläuft, ausgenutzt. Zum Tragen der radialen Wellenkräfte können auf der Welle und im Lagerbock als Rotationskörper ausgebildete weitere Magneten angeordnet werden. Die abstoßende Kraft, die zwischen ihren gleichnamigen Magnetpolen senkrecht zur Achsrichtung herrscht, wird dann zur Führung ausgenutzt.Diese Lager mit einem Ausgleich der axialen und radialen Kräfte haben somit keinen materiellen Kontakt mehr zwischen der Welle und dem Lagerbock und sind deshalb sehr reibungsarm.
Dieses bekannte Magnetlager ist zwar für die vorgenannten Apparate und Zwecke geeignet. Es besitzt aber keine ausreichende Tragkraft, um die erforderlichen Gewichte zu tragen. Eine Vervielfachung solcher Magnetlager führt nicht zu dem gewünschten Erfolg, da das Eigengewicht der an der Rotorwelle angebrachten Magneten von den ohnehin schon begrenzten Lagerkräften zusätzlich mitgetragen werden muß.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die vorgenannten Lager mit großer Tragkraft für Rotorwellen mit hoher Drehzahl zu verbessern, insbesondere eine Lagerung zu schaffen, die berührungsfrei arbeitet, selbststabilisierend und dämpfend wirkt und verlustarm beliebige Rotorwellen mit großem Eigengewicht, an denen beispielsweise weitere Rotationskörper angebracht sein können, zu tragen vermag.
- 4 409883/0083
VPA 73/7570
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rotorwelle mittels supraleitender Magnetspulen elektrodynamisch gelagert und zentriert ist und daß die Hagnetspulen in mindestens einer radialen Ebene und mindestens einer zylinderförmigen, die Rotorwelle konzentrisch umschließenden Ebene jeweils eine Nullfluß-Zone bilden, in welchen sich die Rotationskörper befinden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mittels mehrerer supraleitender, festmontierter Magnetspulen eine Magnetfeldkonfiguration erreicht wird, die zu einer Induktion von Wirbelströmen in den an der Rotorwelle angebrachten Rotationskörpern führt. Diese Wirbelströme können dann mit dem Erregerfeld in Wechselwirkung treten und somit stabilisierende Kräfte erzeugen, die eine selbständige Lageregelung der rotierenden Teile bewirken. Denn wenn sich die Rotationskörper in der Symmetrieebene der entgegengesetzt polarisierten, einander gegenüberstehenden Magnetspulen befinden, heben sich in ihnen die Kraftflüsse auf, und es resultiert der Fluß Null. Entfernen sich die Rotationskörper jedoch aus dieser Symmetrieebene, werden in ihnen Wirbelströme induziert, die mit der zu ihnen senkrechten Feldkomponente Richtungskräfte erzeugen. Bei einer Anordnung von Magnetspulen nach der Erfindung sind die in den Rotationskörpern induzierten Wirbelströme sehr klein. Es treten dann nur sehr geringe Lagerverluste auf, obwohl eine große Tragkraft des Lagers erzeugt wird.
Als Rotationskörper, die vorteilhaft aus einem unmagnetischen, normalleitenden Material wie beispielsweise Aluminium hergestellt sind, kann vorteilhaft mindestens ein die Rotorwelle konzentrisch umschließender Hohlzylinder vorgesehen sein, der über eine Kreisscheibe mit der Rotorwelle verbunden ist. Diese beispielsweise aus dünnen Blechen bestehenden Rotationskörper bewegen sich dann in Gebieten, die aufgrund einer
409883/0083 " 5 "
VPA ?3/757O
entsprechenden einfachen Anordnung der Magnetspulen die Nullfluß-Zonen mit den vorteilhaften Eigenschaften darstellen können.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann wenigstens einer der Rotationskörper lamelliert sein und aus einzelnen, in der Art eines Sandwich-Systems aufeinandergelegten Einzelblechen bestehen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß nur die Komponenten der Wirbelströme in der Ebene parallel zur Ebene der sie erzeugenden Ströme der Hagnetspulen zur Erzeugung der rotationsachsenparallelen und der radialen Stabilisierungskraft wirksam sind, während die übrigen Komponenten, die lediglich Bremskräfte und damit Verluste erzeugen, wenigstens wesentlich vermindert und unter Umständen sogar praktisch ausgelöscht werden.
Die für eine rotationsachsenparallele Lagerung erforderlichen Magnetspulen· der Nullfluß-Systeme werden vorteilhaft nierenförmig ausgebildet, so daß sich eine geschlossene scheibenförmige Nullfluß-Zone um die Rotationsachse ergibt. Damit ist in dieser Ebene eine stabile Lagerung der Kreisscheibe und der Rotorwelle gewährleistet.
Ferner kann zur Lagerung und Zentrierung einer Rotorwelle mit vertikaler Rotationsachse im magnetischen Feld wenigstens einiger der unterhalb der radialen Ebene der Kreisscheibe angeordneten Magnetspulen mindestens ein mit den rotierenden Teilen verbundener ferromagnetischer Körper derart angeordnet sein, daß das Feld der Magnetspulen auf ihn eine zusätzliche Zugkraft ausübt, die eine der Schwerkraft entgegengesetzte Kraftkomponente besitzt. Mit einer solchen Maßnahme läßt sich bei einer etwa vertikalen Rotationsachsenrichtung die Gleichgewichtslage der Kreisacheibe etwa in der Mitte zwischen den entsprechenden Magnetspulen, d.h. in der Nullfluß-Zone halten, da sich dann das Eigengewicht aller rotierenden Teile
- 6 409883/0083
VPA 73/7570 - 6 -
von der zusätzlichen Zugkraft kompensieren läßt. Eine solche Anordnung hat dann die geringsten Wirbelstromverluste in den Rotationskörpern.
Dieses vorteilhafte zusätzliche Krafteinwirkung auf die rotierenden Teile läßt sich dadurch erreichen, daß der ferromagnetische Körper ein Teil der Rotorwelle oder eine Ummantelung von ihr und/oder ein Teil des Hohlzylinders ist.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und deren in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Es zeigen
Fig. 1 schematisch eine magnetische Lagerung eines rotierenden Körpers gemäß der Erfindung in einem senkrechten Längsschnitt durch die Rotationsachsenebene,
Fig. 2 einen waagrechten Querschnitt durch die magnetische Lagerung nach Fig. 1 gemäß der Erfindung.
In Fig. 1 sind die rotierenden Teile, beispielsweise Teile eines Rotors einer elektrischen Maschine, mit 1 bis 3 bezeichnet. Sie sollen sich in Rotation mit hoher Drehzahl um eine vertikale Achse befinden, die zugleich die Mittelachse einer Rotorwelle 1 ist. Ein Hohlzylinder 2, der ein Stück dieser Rotorwelle 1 konzentrisch umschließt, rotiert mit ihr. Er ist über eine kreisförmige, vorzugsweise lamellierte Scheibe 3, die senkrecht auf der Rotorwelle 1 und an dem Innenmantel des Hohlzylinders 2 angebracht ist, mit der Rotorwelle 1 starr verbunden. Durch die horizontal liegende Ebene der Kreisscheibe 3 wird der Hohlyzlinder 2 in zwei etwa gleiche Hälften geteilt. Alle rotierenden Teile sind vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen, normalleitenden Material, beispielsweise aus Aluminium. Sie sind nach dem sogenannten Nullfluß-Prinzip gelagert. Die zu einer vertikalen Lagerung erforderlichen Nullfluß-Systeme werden dabei von Magneteinheiten mit jeweils einer Magnetspule oberhalb und
— 7 — 4098 83/00 8 3
VPA 73/7570
unterhalb der KreiBSchei.be 3 und der Kreisacheibe selbst als Hubachleife gebildet. In der Figur sind zwei Nullfluß-Systerne £ und £ mit je einer Magneteinheit zu beiden Seiten der Rotorwelle 1 dargestellt. Diese Magneteinheiten werden von den Magnetspulen 6 und 7 bzw. 8 und 9 gebildet. Diese Magnetspulen, die parallel sueinander und zu beiden Seiten der Kreisscheibe 3 in einem vorbestimmten Abstand etwa syametrisch angeordnet und starr mit der in der Figur nicht dargestellten maschinellen Anordnung verbunden sind, haben jeweils entgegengesetzte Polaritäten. Solange die Kreisscheibe 3 in der Mittelebene zwischen den Polen, der etwa gleich stark erregten Magneten 6 und 7 bzw. 8 und 9 rotiert, befindet sie sich angenähert in einem Gebiet mit dem geringsten KraftfluS, d.h. die Flußkoaponente senkrecht zu der Scheibenebene ist annähernd gleich Null. Erst bei einer Auslenkung der Kreisscheibe 3 aus dieser Hullage, beispielsweise unter dem Einfluß der Schwerkraft oder aufgrund einer Störkraft in vertikaler Richtung, bewegt sie sich in einer Zone, die eine zur Scheibenebene senkrechte Kraftflußkomponente besitzt, die dann in der Scheibe Wirbelströme induziert. Die Wirbelströme bewirken dann, daß eine vertikale Rückstellkraft in Richtung der Mittelebene zwischen den Polen der Magneten 6 und 7 bzw. 8 und 9 erzeugt wird.
Die Magnetspulen 6 und 7 bzw. 8 und 9 Und die rotierende Kreisscheibe 3 stellen somit ein elektrodynamisches System dar, das ein berührungsfreies, stabiles Lagern der Rotorwelle 1 in Achsrichtung gewährleistet.
Zur Stabilisierung der Rotorwelle 1 in der horizontalen Ebene der Kreisscheibe 3, d.h. in einer zur Achsrichtung senkrechten Ebene, dienen ebenfalls Nullfluß-Anordnung entsprechender Art. Zwei solche senkrecht zu den Systemen £ und J5 angeordnete Systeme sind in der Figur mit J1O und VI. bezeichnet. Das Nullfluß-System 10 wird von einer parallel
409883/0083
VPA 73/7570
zum Außenmantel des Hohlzylinders 2 vertikal angeordneten Magnetspule 12, dem Hohlzylinder 2 und den beiden, dem Innenmantel des Hohlzylinders 2 zugewandten Polen der Magnetspulen 6 und 7 gebildet. In entsprechender Weise besteht das auf der gegenüberliegenden Seite der Welle angeordnete Nullfluß-System VL aus den beiden äußeren Polen der Spulen 8 und 9, dem Hohlzylinder 2 und einer weiteren Magnetspule 13. Die Polaritäten der in einer gemeinsamen horizontalen Ebene zu beiden Seiten des Hohlzylinders gegenüberliegenden Pole sind jeweils entgegengesetzt.
Entsprechend der stabilisierten Lagerung der rotierenden Welle 1 in vertikaler Richtung mittels der Nullfluß-Systeme 4, und J5 bewirken die Nullfluß-Systeme JK) und JM- eine stabilisierende horizontale Lagerung der Rotorwelle 1.
Die vorzugsweise supraleitenden Magnetspulen 6 bis 9 sowie 12 und 13 befinden sich in Kryostaten 21 und 22, die in der Figur nur angedeutet sind. Es können auch mehrere Magnetspulen in einem gemeinsamen Kryostaten angeordnet sein. So sind in der Figur beispielsweise die Magnetspulen 6 und 8 im Kryostaten 22, die Magnetspulen 7, 9, 12 und 13 im Kryostaten 21 angeordnet.
Ein besonderer Vorteil der Nullfluß-Anordnung der Magnetspulen besteht darin, daß große Tragkräfte bei kleinen Wirbelstromverlusten in den rotierenden Reaktionskörpern erzeugt werden können. Die Verluste können durch Variation der Ströme in den supraleitenden Spulen verändert werden. Falls die Rotationsachse in einem Gehäuse eine vorbestimmte Lage haben soll, wie beispielsweise bei einem Kreisel, ist es besonders wichtig, die Präzession dieses Rotors zu dämpfen. Mit der Lagerung und Zentrierung nach der Erfindung kann diese Dämpfung je nach den Anforderungen durch eine Veränderung des Supraleiterstromes in den Magnetspulen erreicht werden.
- 9 409883/0083
VPA 73/7570
Zusätzlich zu der elektrodynamischen Lagerung und Zentrierung der Rotorwelle 1 und der an ihr angebrachten Kreisscheibe 3 sowie des sie konzentrisch umschließenden Hohlzylinders 2 können durch weitere magnetische Anziehungskräfte die Schwerkraft dieser und weiterer, in der Figur nicht dargestellter rotierender Teile verringert bzw. kompensiert werden. Hierzu kann die Rotorwelle 1 beispielsweise mit einem Mantel 14 aus einem ferromagnetisehen Material umkleidet werden. Dieser Mantel 14- ist in einer zur Ebene der Magnetspulen 7 und 9 parallelen Ebene so angeordnet, daß von diesen Spulen 7 und 9 auf ihn und damit auf die rotierenden Teile eine der Schwerkraft entgegengesetzte Hubkraft ausgeübt wird. In gleicher Weise kann auch am unteren Rand des Hohlzylinders
2 außerhalb der unmittelbaren Krafteinwirkung der seitenstabilisierenden Nullfluß-Magnetspulen ein ferromagnetischer Körper 15 angebracht sein, auf den die Magnetspulen 7, 9» 12 und 13, die in einer horizontal höher gelegenen Ebene angeordnet sind als der Körper 15, wiederum eine Zugkraft entgegen der Schwerkraft ausüben. Der Hohlzylinder 2 kann hierzu beispielsweise am unteren Tel seiner Innen- und Außenwandung mit einer ferromagnetisehen Schicht versehen sein. Aufgrund der ferromagnetisehen Körper 14 und 15 lassen sich die in den Nullfluß-Systemen auftretenden Wirbelstromverluste verringern, da sich in der Ausbildung nach der Erfindung die Kreisscheibe
3 in ihrer Gleichgewichtslage in der Nullfluß-Zone der Systeme 4, und £ befindet.
In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch eine horizontale Ebene der Magnetspulen 7 und 9 schematisch wiedergegeben. In der Figur sind mit Fig. 1 gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Bei einem solchen Sc,hnitt wird die vorteilhafte nierenförmige Ausbildung der Magnetspulen 7 und 9 erkennbar. Da die Magnetspulen Jeweils innerhalb etwa eines Quadranten auf die ringförmige Fläche^ der Kreisscheibe 3 einwirken, ist jeweils zwischen den auch in Fig. 1 dargestellten Magnetspulen 7 und 9 eine weitere ebenso ausge-
409883/0083 - 10 -
VPA 73/7570
- 10 -
bildete Magnetspule 16 bzw. 18 angeordnet. Auf die einzelnen Quadranten der Kreisscheibe 3 wirken dann wenigstens etwa gleichgroße Kräfte ein, die von den um die Rotationsachse gleichmäßig angeordneten Magnetspulen erzeugt werden.
In der Fig. 2 ist jedem Magnetspulenpaar eines vertikalen Nullfluß-Systems, wie es beispielsweise in Fig. 1 veranschaulicht ist, eine weitere Magnetspule außerhalb des Hohlzylinders 2 so zugeordnet, daß sie zusammen mit den dem Hohlzylinder 2 zugewandten Polen der Magnetspulenpaare jeweils ein horizontales Nullfluß-System ausbilden. Diese zusätzlichen Magnetspulen 12, 13, 19 und 20 sind etwa sattelförmig auf einer gemeinsamen hohlzylindrischen Fläche konzentrisch um den Hohlzylinder 2 und die Rotorwelle 1 angeordnet. Sie befinden sich gemeinsam mit den Spulen 7, 9, 16 und 18 im Kryostaten 21.
Ein Fig. 2 entsprechender Querschnitt durch die oberhalb der Kreisscheibe 3 in Fig. 1 gelegenen Magnetspulen 6 und 8 hat ein entsprechendes Aussehen. Die in der Fig. 2 angedeuteten Stromrichtungen in den Spulen verlaufen dann jedoch in umgekehrter Richtung.
Da bei kleinen Umdrehungsgeschwindigkeiten der rotierenden Teile zu einer elektrodynamischen Lagerung ausreichende Kräfte noch nicht vorhanden sind, ist es notwendig, die Stabilität der Lagerung dieser Teile durch in den Figuren nicht dargestellte mechanische Lager zu unterstützen. Bei höheren Drehzahlen können dann diese mechanischen Lager von den rotierenden Teilen entfernt werden.
Mit der Lagerung und Zentrierung nach der Erfindung können reibungsfreie Lager für sehr hohe Drehzahlen hergestellt werden. Die obere Grenze für die Drehzahl ist dann lediglieh durch die mechanische Festigkeit des rotierenden Materials begrenab.
- 11 409883/0083
VPA 73/7570
- 11 -
Die Lagerung und Zentrierung nach der Erfindung eignet sich neben der beschriebenen vertikalen Anordnung der Achse der rotierenden Teile auch für eine horizontale Anordnung. Bei einer solchen Achslage kann die Schwerkraft beispielsweise durch zusätzliche Magneten oder auch durch entsprechend stärker erregte Magneten, die außerhalb des Hohlzylinders 2 und oberhalb der Achse liegen, koapensiert werden. Diese Magneten üben dann der Schwerkraft entgegengesetzte Kräfte auf ferromagnetische Körper oder Schichten aus, die zusätzlich beispielsweise an den Rändern des Hohlzylinders 2 oder an der diesen Magneten zugewandten Außenseite des Hohlzylinders angebracht sind.
11 Patentansprüche
2 Figuren
- 12 409883/0083

Claims (11)

  1. VPA 73/7570
    - 12 -
    Patentansprüche
    (_iy Magnetische Lagerung und Zentrierung einer Rotorwelle für hohe Drehzahlen, die mit Rotationskörpern versehen iat, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (1) mittels supraleitender Magnetspulen (6 bis 9, 12 und 13) elektrodynamisch gelagert und zentriert ist und daß die Magnetspulen in mindestens einer radialen Ebene und mindestens einer zylinderförmigen, die Rotorwelle (1) konzentrisch umschließenden Ebene jeweils eine NuIIfluß-Zone (_4, 5. bzw. 10, 11) bilden, in welchen sich die Rotationskörper befinden (Fig. 1).
  2. 2. Magnetische Lagerung und Zentrierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Rotationskörper ein die Rotorwelle (1) konzentrisch umschließender Hohlzylinder (2) vorgesehen ist, der über eine Kreisscheibe (3) mit der Rotorwelle (1) verbunden ist.
  3. 3. Magnetische Lagerung und Zentrierung nach einem der Ansprüche 1 und 2, daduA gekennzeichnet, daß die Rotationskörper aus einem unmagnetischen, normalleitenden Material bestehen.
  4. 4. Magnetische Lagerung und Zentrierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskörper aus Aluminium bestehen.
  5. 5· Magnetische Lagerung und Zentrierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Rotationskörper lamelliert ist.
  6. 6. Magnetische Lagerung und Zentrierung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel
    - 13 409883/0083
    VPA 73/7570 - 13 -
    zu den Plachseiten der Kreisscheibe (3) angeordneten Magneten (6 bis 9) nierenförmig ausgebildet sind.
  7. 7. Hagnetische Lagerung und Zentrierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneten (6 bis 9» 12 und 13) auf konzentrischen Kreisen um die Rotationsachse verteilt angeordnet sind.
  8. 8. Magnetische Lagerung und Zentrierung einer Rotorwelle mit vertikaler Rotationsachse nach einem der Ansprüche 2 bis 7, daduzch gekennzeichnet, daß im magnetischen PeId wenigstens einiger der unterhalb der radialen Ebene der Kreisscheibe (3) angeordneten Magnetspulen (7, 9) mindestens ein mit den rotierenden Teilen verbundener ferromagnetischer Körper derart angeordnet ist, daß das Feld dieser Magnetspulen (7, 9) auf ihn eine zusätzliche Zugkraft ausübt, die eine der Schwerkraft entgegengesetzte Kraftkomponente besitzt.
  9. 9. Magnetische Lagerung und Zentrierung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ferromagnetische Körper (14) ein Teil der Rotorwelle (1) ist.
  10. 10. Magnetische Lagerung und Zentrierung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (1) mit ferromagnetischem Material ummantelt ist.
  11. 11. Magnetische Lagerung und Zentrierung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ferromagnetische Körper (15) ein Teil des Hohlzylinders (2) ist.
    409883/0083
    AH
    Leerseite
DE19732331613 1973-06-20 1973-06-20 Magnetische Lagerungs- und Zentrierungsvorrichtung einer Rotorwelle Expired DE2331613C3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19732331613 DE2331613C3 (de) 1973-06-20 1973-06-20 Magnetische Lagerungs- und Zentrierungsvorrichtung einer Rotorwelle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19732331613 DE2331613C3 (de) 1973-06-20 1973-06-20 Magnetische Lagerungs- und Zentrierungsvorrichtung einer Rotorwelle

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2331613A1 true DE2331613A1 (de) 1975-01-16
DE2331613B2 DE2331613B2 (de) 1978-06-01
DE2331613C3 DE2331613C3 (de) 1979-02-01

Family

ID=5884654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19732331613 Expired DE2331613C3 (de) 1973-06-20 1973-06-20 Magnetische Lagerungs- und Zentrierungsvorrichtung einer Rotorwelle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2331613C3 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2800960A1 (de) * 1977-01-12 1978-07-13 Europ Propulsion Lagerung eines kurzen rotors mit grossem durchmesser
FR2524090A1 (fr) * 1982-03-26 1983-09-30 Aerospatiale Dispositif de suspension magnetique pour roue d'inertie
US4500142A (en) * 1982-06-17 1985-02-19 Societe Europeenne De Propulsion Magnetic suspension device of a rotor placed in a sealed enclosure
US4983869A (en) * 1989-08-08 1991-01-08 Sundstrand Corporation Magnetic bearing

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2800960A1 (de) * 1977-01-12 1978-07-13 Europ Propulsion Lagerung eines kurzen rotors mit grossem durchmesser
US4353602A (en) * 1977-01-12 1982-10-12 Societe Europeenne De Propulsion Axial electromagnetic bearing for smooth shafts of large diameter
FR2524090A1 (fr) * 1982-03-26 1983-09-30 Aerospatiale Dispositif de suspension magnetique pour roue d'inertie
US4470644A (en) * 1982-03-26 1984-09-11 Societe Nationale Industrielle Aerospatiale Magnetic suspension device for inertial wheel
US4500142A (en) * 1982-06-17 1985-02-19 Societe Europeenne De Propulsion Magnetic suspension device of a rotor placed in a sealed enclosure
US4983869A (en) * 1989-08-08 1991-01-08 Sundstrand Corporation Magnetic bearing

Also Published As

Publication number Publication date
DE2331613B2 (de) 1978-06-01
DE2331613C3 (de) 1979-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0155624B1 (de) Magnetlager zur dreiachsigen Lagerstabilisierung von Körpern
DE3341716C2 (de)
EP0332979B1 (de) Magnetische Lagerung mit Permanentmagneten zur Aufnahme der radialen Lagerkräfte
DE60115559T2 (de) Rotationsmaschine mit Magnetschwebesystem
DE1933031C3 (de) Magnetische Lagerung
DE2248695A1 (de) Lagerung fuer mit hoher drehzahl rotierende wellen
DE2938809A1 (de) Magnetisches schwebelager
DE2800960A1 (de) Lagerung eines kurzen rotors mit grossem durchmesser
DE2420814A1 (de) Magnetisches lagerelement, insbesondere axiallagerung
DE102013104410A1 (de) Scannervorrichtung
WO2017055571A1 (de) Lager, insbesondere für eine magnetschwebeanordnung
DE102008014684A1 (de) Turbolader mit einer Lageranordnung zur Lagerung einer Welle des Turboladers
EP1504201A1 (de) Passives, dynamisch stabilisierendes magnetlager und antrieb
DE4234524C2 (de) Hybrid-Lagereinheit
DE4104250A1 (de) Antrieb und lagerung fuer einen oe-spinnrotor
DE2331613A1 (de) Magnetische lagerung und zentrierung einer rotorwelle
DE2163199A1 (de) Mittenfreies grosslager
DE3240809C2 (de) Magnetlager
DE2213447A1 (de) Magnetische lagerung
EP0594033B1 (de) Wirbelstrominduzierende Magnetlager
DE976816C (de) Magnetische Lagerung und Zentrierung fuer drehbare Teile
DE1750602C3 (de) Magnetische Lagerung
DE10120623B4 (de) Zentrifuge mit einem zur Aufnahme von Zentrifugiergut vorgesehenen Rotor
CH445995A (de) Magnetisches Schwebelager, insbesondere für einen Elektrizitätszähler
DE1967085C3 (de) Magnetische Lagerung

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
EHJ Ceased/non-payment of the annual fee