DE2338307A1 - Elektromagnetischer antrieb fuer drehkoerper - Google Patents
Elektromagnetischer antrieb fuer drehkoerperInfo
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Description
Elektromagnetischer Antrieb für Drehkörper
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Antrieb für Drehkörper, bestehend aus einem ruhenden Teil, der
mindestens zwei Magnet spul en aufweist, und aus einem umlaufenden Teil aus magnetisierbarem Material.
Schnellaufende Drehkörper, die aktiv magnetisch gelagert werden
müssen, da für ihren Anwendungsbereich mechanische oder sonstige Lagerungen Schwierigkeiten bereiten, weisen in jeder Lagerebene
einen Satz von Ring- oder sonstigen Spulen auf, die den Drehkörper
mittels magnetischer Kräfte in seine Sollage zurückstellen und dämpfen. Zusätzlich zu diesen aktiven Lagern ist
noch ein Satz Spulen erforderlich, um das Drehfeld für den Antrieb zu erstellen. Diese Anordnung ist teuer und benötigt hohen
Baumbedarf, was besonders bei Gyroskopen in Luftfahrzeugen, oder bei berührungsfrei gelagerten Pumpen innerhalb von Bohrleitungen
ins Gewicht fällt· Da aktive magnetische Lager nicht starr zentrieren können, wie z.B. Gleitlager, sind die Luft-
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spalte im Antrieb, der sich, außerhalb der Lagerebenen befindet,
reichlich, auszulegen, was einen schlechten Wirkungsgrad zur Folge hat. Ihn! ich, sind auch die Verhältnisse bei
langen, durchhängenden Wellen, die ebenfalls im Antriebsmotor
reichlich, tolerierte Luftspalte fordern.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lagerung zu finden, die es im allgemeinen ermöglicht, den Luftspalt in Antriebsmotoren
zu verringern und somit dessen Wirkungsgrad zu steigern, die es im besonderen aber erwirkt, daß die aktive Lagerung angetriebener
Drehkörper vereinfacht, in den Abmessungen verringert und verbilligt wird.
Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, daß zusätzlich, zur
für den Antrieb des umlaufenden Teils dienenden Ansteuerung der Magnetspulen oder Teile von deren Wicklungen auch, von einer
Segeleinrichtung angesteuert werden, welche mit einem Meßsystem verknüpft ist, das die radiale Lage des Drehkörpers erfaßt.
Der ohnehin für den Antrieb notwendige Spulensatz wird hierbei
durch Überlagern der Antriebsströme mit Steuerströmen einer Hegel einrichtung dazu verwendet, neben dem Antriebsmoment auch
die zur Korrektur der Lage des Drehkörpers notwendigen magnetischen Kräfte auf diesen auszuüben. Da durch die Erfindung zumindest
ein Spulensatz überflüssig wird, und zwar der, welcher
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bisher allein die Korrektur der Lage des Drehkörpers zu
übernehmen hatte, stellt die Erfindung gegenüber dem Stand der Technik eine wesentliche Ersparnis an räumlichem und
finanziellem Aufwand dar. Darüber hinaus wirkt die Lagerung, also die Stelle geringster radialer Auslenkung, genau in der
Antriebsebene; es wird hierbei ermöglicht, im Antrieb selbst kleinste Luftspalte einzuhalten, ohne daß die Gefahr eines
Anstreifens des umlaufenden am ruhenden Teil des Antriebs besteht. Weiterhin ist vorteilhaft, daß die Wärmewirkung
sowohl vom Antrieb als auch von der Lageregelung an einer gemeinsamen Stelle des Drehkörpers auftritt; hierdurch kann
die Wärmezufuhr zu Verfahrensprozessen oder die Wärmeabfuhr von Lager- und Antriebsstelle einfacher beherrscht werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Magnetspulen
mit Polschuhen versehen sind. Polschuhe bewirken einen kleineren Luftspalt, und somit einen besseren Wirkungsgrad, als
es ohne Polschuhe möglich wäre. Insbesondere aber ermöglichen Polschuhe das exakte Ausbilden des Induktionsverlaufes, und gestatten
somit das Verwenden von Spulengrößen und -anordnungen, die sonst nicht möglich wären.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich darauf, daß die Hauptachsen der Polschuhe in radialer Richtung weisen.
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Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt im guten magnetischen
Schluß und überwiegt deren Nachteil, der in zusätzlichen Wirbelströmen liegt, die an den Kanten der Polschuhe auftreten.
Eine zusätzliche Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, daß die Polschuhe sternförmig um den umlaufenden Teil angeordnet
sind, wobei deren den umlaufenden Teil abgewandten Seiten durch einen Kranz miteinander verbunden sind. Hierbei ist die
Möglichkeit gegeben, nahezu beliebig viele Magnetspulen symmetrisch um den umlaufenden Teil des Antriebs zu gruppieren.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die dem umlaufenden Teil zugewandten Seiten der Polschuhe derart
verbreitet sind, daß zwischen je zwei benachbarten Polschuhen
nur ein geringer Luftspalt bleibt.
Durch die hiermit entstandene gleichmäßigere Verteilung der Induktion im Luftspalt zwischen dem umlaufenden Teil und den
Polschuhen wird die dort notwendigerweise aufzubauende magnetische Energie geringer, somit ergibt sich ein verbesserter
Wirkungsgrad.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, daß die Magnetspulen zwischen je zwei Polschuhen angeordnet sind, wobei
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die Windungen der Magnet spulen den Kranz umschlingen. Grundsätzlich
können zwar alle vom Elektromotorenbau "bekannten Vickelschemata für die Anordnung der das elektromagnetische
Drehfeld erzeugenden Wicklungen am Umfang des ruhenden Teils verwendet werden, aber die vorgenannte Ausgestaltung hat den
besonderen Vorteil, daß die um den Kranz angeordneten Windungen bei sehr gutem Wirkungsgrad eine minimale Bauhöhe der Spulenanordnung
erbringen. Hierbei ändert sich die Windungszahl von Polschuh zu Polschuh gemäß einer Sinusfunktion. Es können auch
mehrere gegeneinander versetzte Spulenkombinationen gleichzeitig angewandt werden. Es ist somit für kosinusförmigen
Induktionsverlauf und einen Antrieb mit minimalen Störkräften
im umlaufenden Teil gesorgt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Magnetspulen zu Einzelwicklungen zusammengefaßt sind, die jeweils
18o° umspannen, wobei insbesondere 6 Einzelwicklungen angeordnet
sind, die je um 6o° zueinander versetzt sind. Hierbei werden jeweils
zwei um 18o versetzte Einzelwicklungen zu einem Wicklungspaar zusammengefaßt. Drei Wicklungspaare sind unter Ausnutzung
des für die Wicklungen zur Verfügung stehenden Raumes die günstigste Anordnung, die noch ein Drehfeld konstanter Amplitude
erzeugen kann, und mit der gleichzeitig eine Lagesteuerung des Drehkörpers möglich ist. Die drei Wicklungspaare werden zum
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Antrieb von drei jeweils um 12o° verschobenen Strömen gleicher Amplitude durchflossen. Diesen Strömen werden im Steuerfall
Steuerströme überlagert, die die einzelnen Spulen zusätzlich erregen und somit über das Drehfeld hinaus eine radiale Kraftwirkung
auf den umlaufenden Teil ausüben.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich darauf,
daß jede der Magnetspulen für sich einzelne Anschlüsse zum individuellen Ansteuern aufweist. Somit sind alle Spulen zwar
getrennt ansteuerbar, besitzen aber auch vorbestimmte Stromanteile, die zum Antrieb des umlaufenden Teils dienen. Überlagert
werden diesen Stromanteilen in einzelnen oder allen Spulen Steuerströme zur Korrektur von radialen Lageabweichungen
des umlaufenden Teils, so z.B. Gleichströme bei statischer Auslenkung des Teils wie bei einer durchhängenden Welle,
abklingende Ströme bei erfolgreicher Korrektur einer Auslenkung oder Wechselströme, wie beim Dämpfen von Eigenwerten des
umlaufenden Teils oder beim Durchlaufen von kritischen Drehzahlen. Besonders vorteilhaft kann zur Lagekorrektur die Ansteuerung
zweier möglichst eng benachbarter Spulen sein, in denen Steuerströme gleicher Größe, aber in entgegengesetzter
Richtung fließen. Durch diese Anordnungen wird eine höchstmögliche radiale Summenkraft und ein geringstmögliches umlaufendes
Störfeld erzeugt, das seine Ursache in der Überlagerung von Steuerfeld und Drehfeld hat. Es können jedoch
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auch mehrere benachbarte Spulen hierzu verwendet werden, wenn es nötig ist, die Angriffsfläche der einzelnen Komponenten
der Stellkraft möglichst groß zu halten, um etwa die Verformung eines dünnwandigen, hohlen umlaufenden Teils zu
vermeiden. In diesem Fall können dann beliebig viele, z.B. drei Spulen gleichzeitig mit Steuerströmen angesteuert werden.
Biese Ausgestaltung vermeidet besonders vorteilhaft auch die Gefahr der Anregung von Strukturschwingungen bei Hohlläufern
infolge unerwünscht starker magnetischer Kraftkonzentration. Ebenso ist die letztgenannte Ausführung von Vorteil, wenn die
Resultierende der magnetischen Stellkräfte nicht in der Mitte zwischen zwei Spulen liegen soll.
Eine grundlegende Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich darauf, daß die Regeleinrichtung ein Regelverhalten aufweist,
das aus der vom Meßsystem ermittelten radialen Lage des Drehkörpers die Zusatzströme für die Spulen zur Rückstellung des
Drehkörpers erzeugt, sowie ein zusätzliches Steuerverhalten, das unerwünschte Nebenwirkungen der notwendigen Stellkraft
kompensiert: Durch gleichzeitiges Auftreten des magnetischen Drehfeldes zum Antrieb mit dem durch die Steuerströme erzeugten
magnetischen Stellfeld entsteht über die beabsichtigte und notwendige Stellwirkung hinaus eine Reihe von zwangsläufigen Störkräften
(z.B. elliptisch umlaufende Kräfte), denen von vorn-
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herein durch das zusätzliche Steuerverhalten entgegengewirkt ist. Die Gegenwirkungen ergeben sich zwingend aus der wirkenden
Stellkraft und dem momentanen Stand des Drehfeldes; die Gegenwirkungen sind damit errechenbar. Grundsätzlich besteht für
einen Fachmann keine Schwierigkeit, eine Regelung und Steuerung dem geforderten Regel- und Steuerverhalten mit hinlänglicher
Genauigkeit anzupassen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Meßsystem induktiv wirkende Meßfühler aufweist, die zumindest
zum Teil durch die Magnetspulen oder Teile von deren Wicklungen zusätzlich zu deren Antriebs- und Stellaufgaben gebildet werden.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt nicht nur darin, daß zur Messung der Lage des Drehkörpers, bzw. zur Messung dessen Abstands
vom einzelnen Meßfühler, an sich schon vorhandene und schon einmal genutzte Teile verwendet werden, sondern die
Messung findet genau in der Ebene statt, in der auch die Stellwirkung auf das umlaufende Teil eingreift. Hierbei werden
die Spulen oder Teile von ihnen zusätzlich zu den Steuer- und Antriebsströmen mit Meßströmen einer Frequenz angesteuert,
die außerhalb der von Antriebs- und Steuerströmen bestrichenen Frequenzbereiche liegt und deren Informationen somit durch
Filtern von den Antriebs- und Steuervorgängen getrennt werden können. Die Meßströme kommen mit einer kleinen Amplitude aus,
so daß die durch die Meßströme verursachten magnetischen Kräfte keine spürbare Wirkung auf den umlaufenden Teil ausüben. Aus
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den Meßströmen lassen sich, nach Filtern Rückschlüsse über
die momentane Induktivität und somit über die Größe des momentanen Luftspalts an der Meßstelle herleiten. Hierbei
sind die zum Meßsystem gehörigen Eilter- und Auswertungseinrichtungen ohne Schwierigkeit vom Fachmann erstellbar.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Strom zum Ansteuern des Meßsystems und zum Erzielen der Stellkraft
identisch sind. Hierbei wird ein gesamtes Stromsystem eingespart, da beide Aufgabenbereiche Steuern und Messen von
einem einzelnen Stromsystem übernommen werden. Das Meßsystem benötigt grundsätzlich immer einen Meßstrom, während das Steuersystem
stromlos sein kann; werden zur Meßung Spulenkombinationen in symmetrischer Anordnung herangezogen (etwa je um 12o° versetzt),
dann heben sich beim zentrischen Lauf die Kraftwirkungen der jeweils gleichen Meßströme auf. Soll eine Stellkraft
aufgebracht werden, dann wird der entsprechende Meßstrom erhöht. Als Meßsignal wird die Ungleichheit der pro Meßstelle
vorliegenden Verhältnisse von Meßspannung zu Meßstrom betrachtet.
Eine zur vorgenannten alternative Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß Meßfühler innerhalb der Polschuhe angeordnet
sind. Bei z.B. sternförmiger Anordnung der Polschuhe weist die dem umlaufenden Teil zugewandte Seite des Polschuhes einen
Einschnitt in Umfangsrichtung auf, in dem ein Meßfühler, z.B.
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eine induktiv wirkende Meßschleife, angeordnet ist. Mit
Ausnahme der Verwendung von den übrigen Magnetspulen baulich getrennter Meßfühler ergeben sich grundsätzlich die
gleichen Vorteile, wie sie in der vorstehenden alternativen Ausgestaltung bereits aufgeführt wurden; allerdings findet
bei der neuen Ausgestaltung eine derart weitgehende Entkoppelung zwischen den Steuer- und Antriebsströmen einerseits
und den Meßströmen andererseits statt, daß die bei der alternativen
Ausgestaltung notwendigen Filtermaßnahmen weitgehend vereinfacht und verbilligt werden können. Weiterhin hat die
neue Ausgestaltung noch den Vorzug, daß nicht, wie es vorher notwendigerweise der Fall war, wegen der räumlichen Erstreckung
der Spulen ein integrierendes Ergebnis der Lagemessung vorliegt, sondern es ist nunmehr möglich, den genauen Abstand des dem Meßfühler
gegenüberliegenden Punktes des umlaufenden Teils festzustellen, wobei der Meßfühler seinerseits nicht breiter sein
kann als ein Polschuh.
Eine weitere grundlegende Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der umlaufende Teil hartmagnetisch ist. Hierdurch
wirkt nach Abschalten der Drehfelder der Antrieb als Generator, es kann somit elektrische Energie entnommen werden. Es wäre
somit möglich, einen Drehkörper mit hohem Trägheitsmoment um die Rotationsachse, der dank der magnetisch aktiven Lagerung in
schnelle und verlustarme Umlaufbewegung versetzt ist, nach Ab-
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schalten des Antriebs als Energiespeicher zu verwenden, der im generatorischen Betrieb Energie abgeben kann. Dieser Energiespeicher
kenn z.B. bei Nachtstrom auf Stromaufnahme, bei Tagstrom auf Stromabgabe umgeschaltet werden. Bisher ist die Drehzahl
derartiger Speicher wegen der Verwendung mechanischer Lagerungen begrenzt; die Leistungsausbeute weist einen schlechten
Wirkungsgrad auf, weil in starrer mechanischer Lagerung ein Drehkörper grundsätzlich um seine geometrische Achse rotiert,
es
nicht um seine Schwerachse;/bewirkt das Abweichen der Schwerachse
von der Mittelachse auslenkende Kräfte, die als Lagerkräfte Reibung verursachen und Energie verbrauchen. Im aktiven
Lager ist es möglich, den Drehkörper zwar außermittig, aber ohne großen Energieverbrauch drehen zu lassen; ein Verschleiß
tritt hierbei nicht auf. Bei generatorischem Betrieb kann auch
die Steuer- und Regeleinrichtung ihren Betriebsstrom dem Generator entnehmen.
Eine einfache Vorrichtung kann dafür sorgen, daß nach Unterschreiten
einer bestimmten Drehzahl selbsttätig ein mechanisches Fanglager eingedrückt wird, das das Zentrieren des Drehkörpers
bis zu dessen Stillstand übernimmt.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß bei Ausfall der Stromversorgung eine Umschaltvorrichtung selbsttätig den
bei generatorischen Betrieb erzeugten Strom auf die Regelein-
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richtung aufschaltet. Als Umschaltvorrichtung könnte z.B.
ein bekanntes Ruhestromrelais Verwendung finden. Empfindliche Anlagen, wie schnelldrehende Rotoren aller Art, überleben
einen Stromausfall dann nicht, wenn sie nur aktiv gelagert sind. Das ist der Grund, warum man auch aktive Lagerungen
gewöhnlich mit mechanischen Notlagern versieht. Eine Lagerung gemäß vorbeschriebener Ausgestaltung aber versorgt sich, solange
der Drehkörper hinlänglich schnell umläuft, selbst mit dem zum Lagern nötigen Strom, so daß bei Stromausfällen oder
reparaturbedingten Abschaltungen der Haupt stromversorgung die Drehkörper weder abstürzen noch behutsam abgebremst werden
müssen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind der der Zeichnung dargestellt:
Fig. 1 zeigt eine sehr einfache Anordnung eines erfindungsgemäßen Antriebs, der in radialem Schnitt dargestellt ist.
Ein Kern 1, dessen drei Polschuhe über einen Kranz verbunden sind, umspannen einen umlaufenden Teil 2. Zwei der drei Polschuhe
sind von je einer Spule 3> 4- umschlungen. Zum Antrieb
werden die Spulen mit phasenverschobenen Strömen eingespeist. Werden diese Ströme von zusätzlichen Strömen überlagert, dann
wird auf den umlaufenden Teil eine Stellwirkung ausgeübt.
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Fig. 2 zeigt in der Draufsicht eine sternförmige Polschuhanordnung.
Der Kern 1o, der 24 Polschuhe aufweist, die über einen Kranz miteinander verbunden sind, umringt den umlaufenden
Teil 2. Eingezeichnet sind zwei Spulen 3 und 4·, die jeweils 18o°
umspannen und deren Windungszahl sich von Polschuh zu Polschuh gemäß einer Sinusfunktion ändert. Der Verlauf der magnetischen
Kraftlinien 5 ist, zur Spule 3 gehörig, eingezeichnet. Spule 3
und 4 bilden ein Spulenpaar.
In Fig. 3 ist das Ersatzschaltbild von der in Fig. 2 dargestellten
Anordnung dargestellt; neben dem Spulenpaar 3, 4 sind,
hierzu jeweils um 12o versetzt, noch zwei weitere Spulenpaare dargestellt. Da diese Darstellung schematisch ist, muß
beachtet werden, daß jeweils eine Spule 18o° überdeckt, was bei 6 Spulen bedeutet, daß jede Spule jede Nachbarspule um
jeweils 12o° überdeckt. Die Wirkungsbereiche der einzelnen Spulen sind jeweils durch die gestrichelten Linien 6 voneinander
abgegrenzt.
Fig. 4 stellt einen Auschnitt von Fig. 3 dar, in dem nur die
Ersatzschaltbildet zweier benachbarter Spulen 3 und 7 dargestellt sind. Zusätzlich zum phasenverschobenen Strom, der das
antreibende Drehfeld erzeugt, sind beide Spulen 3, 7 mit einem
gleichen, aber entgegengesetzt gerichteten Steuerstrom Ifl
angesteuert. Dieser Steuerstrom bewirkt in Punkt 8 einen Ort
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höchster magnetischer Feldstärke, im gegenüberliegenden Punkt 9 einen Ort kleinster magnetischer Feldstärke.
Es entsteht somit eine resultierende Stellkraft längs der gestrichelten Linie, auf der die Punkte 8 und 9 liegen; bei
dieser vereinfachten Darstellung wurde das antreibende Drehfeld sowie die Wechselwirkung der beiden Felder unbeachtet
gelassen.
Fig. 5 zeigt einen einzelnen Polschuh 11 des 24-teiligen Kerns
1o; dieser Polschuh 11 weist an seiner Spitze'eine in Umfangsrichtung
verlaufende Nut auf, in der eine induktive Meßschleife
13 angeordnet ist. Die Meßschleife 13 endet außerhalb des 24-teiligen Kerns 1o in zwei Anschlüssen 14. Hierbei sind die
magnetischen Feldlinien des Steuer- und Antriebsvorganges im Polschuhmaterial orthogonal zu den Normalen' der Flächenelemente
der Meßschleife 13·
7.1394-26.7.1973.
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Claims (1)
- MASCHINENFABRIK'AUGSBURG-NÜRNBERGAktiengesellschaft 2338307München, den 26. Juli 1973Patentansprüche^J Elektromagnetischer Antrieb für Drehkörper bestehend aus einem ruhenden Teil, der mindestens zwei Magnetspulen aufweist, und aus einem umlaufenden Teil mit magnetisierbarem Material, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur für den Antrieb des umlaufenden Teils dienenden Ansteuerung der Magnetspulen diese oder Teile von deren Wicklungen auch von einer Regeleinrichtung angesteuert werden, welche mit einem Meßsystem verknüpft ist, das die radiale Lage des Drehkörpers erfaßt.2. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspulen mit Polschuhen versehen sind.3. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptachsen der Polschuhe in radialer Richtung weisen.7.1394 - 2 -509809/03954. El ekt r omagn.e bischer Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe sternförmig um den umlaufenden Teil angeordnet sind, wobei deren dem umlaufenden Teil abgewandten Seiten durch einen Kranz miteinander verbunden sind.5. Elektromagnetischer. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem umlaufenden Teil zugewandten Seiten der Polschuhe derart verbreitert sind, daß zwischen je zwei benachbarten Polschuhen nur ein geringer Luftspalt bleibt.6. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 4- oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspulen je zwischen zwei Polschuhen angeordnet sind, wobei die Windungen der Magnetspulen den Kranz umschlingen.7. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspulen zu Einzelwicklungen zusammengefaßt sind, die jeweils 18o° umspannen, wobei insbesondere 6 Einzelwicklungen angeordnet sind, die Je um 6o° zueinander versetzt sind.8. Elektromagnetischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Magnetspulen für sich einzelne Anschlüsse zum individuellen Ansteuern aufweist,26.7.1973 - 3 -509809/03959. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 1 "bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelrichtung ein Segelverhalten aufweist, das aus der vom Heßsystem ermittelten radialen Lage des Drehkörpers die Zusatzströme für die Spulen zur Rückstellung des Drehkörpers erzeugt, sowie ein zusätzliches Steuerverhalten, das unerwünschte Nebenwirkungen der notwendigen Ste3,lkraft kompensiert.10. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 1 bis 9i dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem induktiv wirkende Meßfühler aufweist, die zumindest zum Teil durch die Magnetspulen oder Teile von deren Wicklungen zusätzlich zu deren Antriebs- und Stellaufgaben gebildet werden.11. Elektromagnetischer Antrieb nach Anspruch 2 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß Meßfühler innerhalb der Polschuhe angeordnet sind.12. Elektromagentischer Antrieb nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom zum Ansteuern des Meßsystems und zum Erzielen der Stellkraft identisch sind.1J. Elektromagentischer Antrieb nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Teil hartmagnetisch ist.26.7.1973 ' _ 4 -509809/039514. Elektromagnetischer Antrieb nach. Anspruch. 13* dadurch. gekennzeichnet, daß bei Ausfall der Hauptstromversorgung eine Umschaltvorrichtung selbsttätig den bei generatorischen Betrieb erzeugten Strom zur Lageregelung auf die Regeleinrichtung aufschaltet.7
26.7.1973509809/0395Leerseite
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2338307A DE2338307C3 (de) | 1973-07-27 | 1973-07-27 | Elektromagnetische Einrichtung zum Antrieb und zur zentrierenden Lagerung von Drehkörpern |
NL7409431A NL7409431A (nl) | 1973-07-27 | 1974-07-12 | Elektromagnetische aandrijving voor een draai- baar lichaam. |
GB3192674A GB1450636A (en) | 1973-07-27 | 1974-07-18 | Electromagnetic drive assembly |
IT25382/74A IT1021086B (it) | 1973-07-27 | 1974-07-19 | Dispositivo di azionamento elettro magnetico per corpi rotanti |
JP49085571A JPS5938456B2 (ja) | 1973-07-27 | 1974-07-25 | 回転部分を駆動しかつセンタリングして支承する電磁装置 |
SE7409741A SE401436B (sv) | 1973-07-27 | 1974-07-26 | I en enhet sammanbyggd lagring och drivanordning for en roterande kropp |
US05/492,712 US3988658A (en) | 1973-07-27 | 1974-07-29 | Electromagnetic drive assembly for rotary bodies using a magnetically mounted rotor |
FR7426304A FR2239038B1 (de) | 1973-07-27 | 1974-07-29 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2338307A DE2338307C3 (de) | 1973-07-27 | 1973-07-27 | Elektromagnetische Einrichtung zum Antrieb und zur zentrierenden Lagerung von Drehkörpern |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2338307A1 true DE2338307A1 (de) | 1975-02-27 |
DE2338307B2 DE2338307B2 (de) | 1980-09-04 |
DE2338307C3 DE2338307C3 (de) | 1981-04-02 |
Family
ID=5888205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2338307A Expired DE2338307C3 (de) | 1973-07-27 | 1973-07-27 | Elektromagnetische Einrichtung zum Antrieb und zur zentrierenden Lagerung von Drehkörpern |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3988658A (de) |
JP (1) | JPS5938456B2 (de) |
DE (1) | DE2338307C3 (de) |
FR (1) | FR2239038B1 (de) |
GB (1) | GB1450636A (de) |
IT (1) | IT1021086B (de) |
NL (1) | NL7409431A (de) |
SE (1) | SE401436B (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3523343C1 (en) * | 1985-06-29 | 1987-01-15 | Hartmut Prof Dr Griepentrog | Turbo-machine with a radial rotor wheel |
FR2788089A1 (fr) | 1998-12-30 | 2000-07-07 | Teldix Gmbh | Procede et dispositif pour ameliorer le comportement dynamique d'un palier magnetique |
EP3450782A1 (de) * | 2017-09-05 | 2019-03-06 | Lakeview Innovation Ltd. | Aktives radiales magnetlager mit jochwicklung |
EP4386224A1 (de) * | 2022-12-14 | 2024-06-19 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Aktives magnetlager mit reduzierter verlustleistung |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2336603A1 (fr) * | 1975-12-24 | 1977-07-22 | Europ Propulsion | Dispositif d'amortissement des frequences critiques d'un rotor suspendu magnetiquement |
JPS5446007U (de) * | 1977-09-07 | 1979-03-30 | ||
US4214539A (en) * | 1978-09-21 | 1980-07-29 | The Singer Company | Position sensing device for electronic sewing machine |
JPS5577004A (en) * | 1978-12-05 | 1980-06-10 | Toshiba Corp | Rotary material driving unit |
JPS55145816A (en) * | 1979-04-28 | 1980-11-13 | Mitsubishi Precision Co Ltd | Magnetically floatingly supported rotary wheel |
US4464943A (en) * | 1982-06-14 | 1984-08-14 | Hughes Aircraft Company | Seeker gyroscope having reduced cross-coupling between rotor spin and precession |
DE3446211A1 (de) * | 1984-12-19 | 1986-07-03 | MAN Gutehoffnungshütte GmbH, 4200 Oberhausen | Zahnradgetriebe |
JPS60222618A (ja) * | 1985-02-27 | 1985-11-07 | Hitachi Ltd | 磁気軸受装置 |
GB2182464A (en) * | 1985-11-04 | 1987-05-13 | Choy Chang Tong | Vertical hydro-electric unit with floating rotor |
FR2594511B1 (fr) * | 1986-02-14 | 1989-11-17 | Alsthom | Amortisseur de vibrations d'une ligne d'arbre |
JPS62146143U (de) * | 1986-03-11 | 1987-09-16 | ||
JPH0637895B2 (ja) * | 1986-09-12 | 1994-05-18 | 株式会社日立製作所 | 電磁軸受制御装置 |
US4781286A (en) * | 1986-11-12 | 1988-11-01 | Automated Manufacturing Systems, Inc. | Power and free roller conveyor |
FR2613149B1 (fr) * | 1987-03-26 | 1994-03-18 | Etat Francais Delegue Armement | Moyens de controle electromagnetique des vibrations dans les machines electriques |
JPH0198708A (ja) * | 1987-10-07 | 1989-04-17 | Ebara Res Co Ltd | ラジアル磁気軸受装置 |
US4920290A (en) * | 1988-11-01 | 1990-04-24 | National Aerospace Laboratory | Active magnetic bearing apparatus |
JPH02204757A (ja) * | 1989-02-03 | 1990-08-14 | Canon Inc | 画像形成装置 |
US5150115A (en) * | 1990-12-13 | 1992-09-22 | Xerox Corporation | Inductive type incremental angular position transducer and rotary motion encoder having once-around index pulse |
FR2686952B1 (fr) * | 1992-02-05 | 1994-03-18 | Alcatel Cit | Palier electromagnetique. |
WO1993019458A1 (en) * | 1992-03-19 | 1993-09-30 | Noise Cancellation Technologies, Inc. | Electronic cancellation of d.c. motor noise |
JP3315428B2 (ja) * | 1992-04-01 | 2002-08-19 | 株式会社荏原製作所 | 磁気軸受装置 |
US5572079A (en) * | 1994-12-21 | 1996-11-05 | Magnetic Bearing Technologies, Inc. | Magnetic bearing utilizing brushless generator |
FR2729722B1 (fr) * | 1995-01-20 | 1997-04-18 | Aerospatiale | Palier magnetique a actionneur incorporant son capteur |
JPH08275444A (ja) * | 1995-03-29 | 1996-10-18 | Tadashi Fukao | エネルギー蓄積用フライホイール駆動システム |
CA2191736A1 (en) * | 1995-03-30 | 1996-11-07 | Akira Chiba | Switched-reluctance rotary machine |
JP3550584B2 (ja) * | 1995-04-21 | 2004-08-04 | 正 深尾 | 電磁回転機械 |
GB9606546D0 (en) * | 1996-03-28 | 1996-06-05 | Rolls Royce Plc | Gas turbine engine system |
DE59914400D1 (de) * | 1998-02-03 | 2007-08-16 | Lust Antriebstechnik Gmbh | Verfahren und anordnung zur ansteuerung der tragwicklungs- und antriebswicklungssysteme in elektrischen maschinen mit magnetischer lagerung sowie elektrischer antrieb |
DE20000308U1 (de) | 2000-01-08 | 2000-04-06 | Kern, Rudolf, Dr., 74074 Heilbronn | Anordnung zur Lageregelung eines Körpers im Magnetfeld |
FR3108692B1 (fr) * | 2020-03-24 | 2022-06-24 | Skf Magnetic Mechatronics | Système de compensation des efforts appliqués sur un palier supportant un arbre de rotor d’une machine tournante |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2114040A1 (de) * | 1970-03-25 | 1971-10-07 | Boden K | Antrieb eines Rotors mit im wesentlichen vertikaler Drehachse |
DE1750602B2 (de) * | 1968-05-17 | 1973-03-15 | Boden, Karl, 7991 Oberteuringen; Groth, Wilhelm, Prof. Dr., 5300 Bonn; Scheffer, Dietrich, Dipl.-Ing., Dr.rer. nat., 7990 Friedrichshafen | Magnetische lagerung |
DE2210995B1 (de) * | 1972-03-08 | 1973-07-26 | Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg | Magnetische Vorrichtung, ins besondere für ein Schwungrad |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3243238A (en) * | 1962-07-20 | 1966-03-29 | Lyman Joseph | Magnetic suspension |
US3462666A (en) * | 1964-07-24 | 1969-08-19 | Union Oil Co | Levitated reciprocating motor |
US3480811A (en) * | 1966-06-17 | 1969-11-25 | Gregory Grosbard | Magnetic accelerator |
US3548275A (en) * | 1967-10-03 | 1970-12-15 | Tokyo Shibaura Electric Co | Control devices for electric motors |
US3694041A (en) * | 1971-01-08 | 1972-09-26 | Nasa | Electric motive machine including magnetic bearing |
JPS536300B2 (de) * | 1971-08-27 | 1978-03-07 |
-
1973
- 1973-07-27 DE DE2338307A patent/DE2338307C3/de not_active Expired
-
1974
- 1974-07-12 NL NL7409431A patent/NL7409431A/xx active Search and Examination
- 1974-07-18 GB GB3192674A patent/GB1450636A/en not_active Expired
- 1974-07-19 IT IT25382/74A patent/IT1021086B/it active
- 1974-07-25 JP JP49085571A patent/JPS5938456B2/ja not_active Expired
- 1974-07-26 SE SE7409741A patent/SE401436B/xx unknown
- 1974-07-29 FR FR7426304A patent/FR2239038B1/fr not_active Expired
- 1974-07-29 US US05/492,712 patent/US3988658A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1750602B2 (de) * | 1968-05-17 | 1973-03-15 | Boden, Karl, 7991 Oberteuringen; Groth, Wilhelm, Prof. Dr., 5300 Bonn; Scheffer, Dietrich, Dipl.-Ing., Dr.rer. nat., 7990 Friedrichshafen | Magnetische lagerung |
DE2114040A1 (de) * | 1970-03-25 | 1971-10-07 | Boden K | Antrieb eines Rotors mit im wesentlichen vertikaler Drehachse |
DE2210995B1 (de) * | 1972-03-08 | 1973-07-26 | Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg | Magnetische Vorrichtung, ins besondere für ein Schwungrad |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3523343C1 (en) * | 1985-06-29 | 1987-01-15 | Hartmut Prof Dr Griepentrog | Turbo-machine with a radial rotor wheel |
FR2788089A1 (fr) | 1998-12-30 | 2000-07-07 | Teldix Gmbh | Procede et dispositif pour ameliorer le comportement dynamique d'un palier magnetique |
EP3450782A1 (de) * | 2017-09-05 | 2019-03-06 | Lakeview Innovation Ltd. | Aktives radiales magnetlager mit jochwicklung |
US11041527B2 (en) | 2017-09-05 | 2021-06-22 | Maxon International Ag | Active radial magnetic bearing with yoke winding |
EP4386224A1 (de) * | 2022-12-14 | 2024-06-19 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Aktives magnetlager mit reduzierter verlustleistung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2239038B1 (de) | 1980-11-14 |
JPS5043342A (de) | 1975-04-19 |
US3988658A (en) | 1976-10-26 |
FR2239038A1 (de) | 1975-02-21 |
GB1450636A (en) | 1976-09-22 |
IT1021086B (it) | 1978-01-30 |
DE2338307B2 (de) | 1980-09-04 |
SE7409741L (de) | 1975-01-28 |
NL7409431A (nl) | 1975-01-29 |
JPS5938456B2 (ja) | 1984-09-17 |
SE401436B (sv) | 1978-05-02 |
DE2338307C3 (de) | 1981-04-02 |
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