DE2405678A1 - Magnetic rotating machine - has magnetic partition as bearing plate constructed of fibrous ferromagnetic and non-magnetic material - Google Patents

Magnetic rotating machine - has magnetic partition as bearing plate constructed of fibrous ferromagnetic and non-magnetic material

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DE2405678A1 DE19742405678 DE2405678A DE2405678A1 DE 2405678 A1 DE2405678 A1 DE 2405678A1 DE 19742405678 DE19742405678 DE 19742405678 DE 2405678 A DE2405678 A DE 2405678A DE 2405678 A1 DE2405678 A1 DE 2405678A1
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Abstract

The magnetic rotating machine has its rotor driven by a magnetic field that passes through a partition. This partition forms the bearing plate for the rotor and is constructed from a mixture of conducting and non-conducting materials. The magnetic material extends along in the direction of the magnetic force lines. The non-magnetic material consists of a matrix of ceramic, resin or glass that holds the conducting material together. Reinforcing rods or other elements are embedded in the non-conducting material and are made of glass-fibers. The conducting material is made of fibres of a ferromagnetic substance.

Description

Magnetische Umlaufmaschine mit einer als Lagerschale' ausgebildeten magnetisch leitenden Trennwand Bei einer-magnetischen Umlaufmaschine ist der Läufer in einer Lagerschale gelagert, die zugleich die magnetisch durchlässige Trennwand bildet, die zwischen dem Lager und dem antreibenden Element, z.B. dem Stator oder dem umlaufenden Polring angeordnet ist. Die magnetisch durchlässige Trennwand ist aus einem Verbundmaterial aus magnetisch leitfähigem und magnetisch nicht leitfähigem Werkstoff hergestellt. Magnetic rotary machine with a 'bearing shell' magnetically conductive partition wall In a-magnetic rotary machine is the rotor stored in a bearing shell, which is also the magnetically permeable partition forms between the bearing and the driving element, e.g. the stator or the rotating pole ring is arranged. The magnetically permeable partition is made of a composite material of magnetically conductive and magnetically non-conductive Material made.

Die mittels magnetisierbarer oder magnetischer Elemente übertragbaren Kräfte oder Drehmomente sind in starkem Maße vom sogenannten magnetischen Luftspalt abhängig. Bei Elektromotoren wänlt man Spaltweiten von wenigen zehntel Millimetern. Wird jedoch ein Elektromotor zum Antrieb beispielsweise einer Spaltrohrpumpe eingesetzt, so ist eine hermetische Trennung zwischen dem Läuferbereich und dem Statorbereich notwendig. Diese wird dadurch bewirkt, daß ein Metallrohr aus nicht magnetischem und elektrisch schlecht leitendem Material, vorzugsweise Edelstahl, eingesetzt wird. Die Wandstärke richtet sich in erster Linie nach den hydraulischen Kräften,die auf dieses Spaltrohr wirken.The transmittable by means of magnetizable or magnetic elements Forces or torques are largely dependent on the so-called magnetic air gap addicted. With electric motors, gap widths of a few tenths of a millimeter are chosen. However, if an electric motor is used to drive a canned pump, for example, so is a hermetic separation between the rotor area and the stator area necessary. This is caused by the fact that a metal tube made of non-magnetic and electrically bad conductive material, preferably stainless steel, is used. The wall thickness depends primarily on the hydraulic Forces that act on this can.

Bei großen Druckunterschieden werden die Wandstärken so groß, daß das Prinzip des Spaltrohrmotors oder auch der magnetischen gleichen Übertragungskupplungen für Pumpen nicht mehr einsetzbar ist. Die gleichen Überlegungen gelten bei jeder Art von magnetischer Kraftübertragung, sei es translatorischer oder rotatorischer. Diese werden zunehmend wichtiger im kern-physikalischen Bereich, da dort tJe 1 lendur ch führungen oder Schieber vermieden werden sollten.In the case of large pressure differences, the wall thicknesses are so great that the principle of the canned motor or the same magnetic transmission couplings can no longer be used for pumps. The same considerations apply to everyone Type of magnetic power transmission, be it translational or rotary. These are becoming increasingly important in the core physical area, since there tJe 1 lendur ch guides or slides should be avoided.

Es ist weiter bekannt, daß das übertragene Drehmoment mit einer magnetischen Umlaufmaschine, z. B. einer magnetischen Kupplung erhöht wird, indem die den Kraftfluß leitende Eisenmasse vergrößert wird. Dies bedingt eine Vergrößerung des Radius von Läufern, die auf einer an zwei Seiten gelagerten. Welle umlaufen. Wenn man die axiale Länge des Läufers vergrößert, um dadurch größere Eisenquerschnitte zu erhalten, dann tritt bei einer Lagerung dieses Läufers an seinen beiden axialen t7ellenzapfen die Schwierigkeit auf, daß, bedingt durch die Länge des Läufers,dieser an dem den Magnetspalt begrenzenden Element, z.B. der magnetischen Trennwand, anschlägt, weil er,bedingt durch seine große Länge unkontrollierbare Schwingungen ausführt.It is also known that the transmitted torque with a magnetic Rotary machine, e.g. B. a magnetic clutch is increased by the power flow conductive iron mass is enlarged. This requires an increase in the radius of Runners bearing on one on two sides. Wave around. If you have the axial Increased the length of the runner in order to obtain larger iron cross-sections, then occurs when this rotor is supported on its two axial t7ellenzapfen the difficulty that, due to the length of the runner, this at the den The element delimiting the magnetic gap, e.g. the magnetic partition, strikes because it executes uncontrollable vibrations due to its great length.

Die Erfindung bezweckt eine Lagerung vorzugsweise für zylindrische Läufer von magnetischen Umlaufmaschinen, deren axiale Länge beliebig lang sein kann und die in der Lage ist, die Lagerreaktionskräfte aufzunehnem.The invention aims at a storage preferably for cylindrical Rotors of magnetic rotating machines, any axial length can be long and which is able to absorb the bearing reaction forces.

Die Erfindung besteht bei einem Lager für den Läufer einer magnetischen Umlaufmaschine, der von einem ein magnetisches Drehfeld erzeugenden Polring durch eine Trennwand hindurch aus magnetisch leitendem Material angetrieben wird, darin, daß diese Trennwand die Lagerbuchse für den Läufer bildet und aus einem Verbundwerkstoff aus magnetisch nicht leitendem Material und magnetisch leitendem Material besteht.The invention consists in a bearing for the rotor of a magnetic one Rotary machine driven by a pole ring generating a rotating magnetic field a partition made of magnetically conductive material is driven through it, that this partition forms the bearing bush for the rotor and is made of a composite material consists of magnetically non-conductive material and magnetically conductive material.

Die magnetisch leitende Trennwand ist aus geeigneten, elektrisch und magnetisch nicht oder nur wenig leitenden Werkstoffen hergestellt und von ferromagnetisch leitenden Körpern geringer axialer Ausdehnung durchsetzt. Diese aus zwei Stoffen bestehende Wandung wird hinsichtlich der Wandstärke nach Festigkeitsgesichtspunkten dimensioniert. Die magnetische Leitfähigkeit wird durch in der Trennwand eingelegte ferromagnetische Körper auf einen Wert gebracht, der eine magnetische Leitfähigkeit von ausreichender Größe mit sich bringt.The magnetically conductive partition is made of suitable, electrical and Magnetically non-conductive or only slightly conductive materials and made of ferromagnetic passing through conductive bodies of small axial extent. This made of two substances The existing wall is determined in terms of wall thickness according to strength considerations dimensioned. The magnetic conductivity is due to the inlaid in the partition ferromagnetic bodies brought to a value that has a magnetic conductivity of sufficient size.

Diese hohe magnetische Leitfähigkeit hat den Vorteil, daß zwischen den Polen sich gegenüberstehender magnete, z.B.This high magnetic conductivity has the advantage that between the poles of opposing magnets, e.g.

Polringe, ein maximaler Fluß gewährleistet wird. Sie bringen den Nachteil mit sich, daß zwei am Umfang benachbarte Pole unterschiedlicher Polarität ebenfalls magnetisch leitend miteinander verbunden werden. Sie eignen sich deshalb nur für Übertragungseinrichtungen mit großem Abstand zwischen den über den Umfang verteilt angeordneten Polen desselben Magneten bzw. Polringes.Pole rings, a maximum flux is guaranteed. They bring the disadvantage with it that two adjacent poles on the circumference of different polarity also be connected to each other in a magnetically conductive manner. They are therefore only suitable for Transmission facilities with a large distance between the distributed over the circumference arranged poles of the same magnet or pole ring.

Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil durch eine zusätzliche, verbessernde Maßnahme. Gemäß dieser Maßnahme werden die magnetisch leitenden Teile geringer ortlicher Ausdehnung so angeordnet, daß sie parallel zu den gewünschten Magnetströmen verlaufen. Hierdurch wird eine ferromagnetische Anisotropie erreicht, bei der einander gegenüberliegende Pole magnetisch gut leitend miteinander in Verbindung stehen, während die nebeneinander liegenden Pole desselben Polrings weitgehend magnetisch voneinander isoliert sind.The invention avoids this disadvantage by an additional, improving one Measure. According to this measure, the magnetically conductive parts are less localized Expansion arranged so that they run parallel to the desired magnetic currents. As a result, a ferromagnetic anisotropy is achieved in which mutually opposite Poles are magnetically well connected to each other, while those next to each other lying poles of the same pole ring are largely magnetically isolated from one another.

Als Trägermaterialien für die Wandung eignen sich z.B.Suitable carrier materials for the wall are e.g.

Kunststoffe, insbesondere Thermoplasten oder auch Gießharze, jedoch auch anorganische Nichtleiter, insbesondere Glas oder Emaillegrundstoff.Plastics, especially thermoplastics or casting resins, however also inorganic non-conductors, in particular glass or enamel base material.

Als magnetisch leitende Füllkörper eignen sich Eisenbleche, Eisendrahtabschnitte oder allgemein Teile aus einem ferromagnetischen Material, bei denen die Länge ein Vielfaches des Breite beträgt. Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit können in das Trgermterial verstärkende Einlagen eingebettet werden. Diese Einlagen sollten aus einem magnetisch und elektrisch nicht leitendem Werkstoff, z.B.Iron sheets and iron wire sections are suitable as magnetically conductive fillers or generally parts made of a ferromagnetic material, in which the length is a Is a multiple of the width. To increase the mechanical strength, in the carrier material reinforcing inserts are embedded. These deposits should of a magnetically and electrically non-conductive material, e.g.

Glasfasern, bestehen. Auch die Verwendung von Einlagen aus magnetisch nicht leitenden, elektrisch leitenden Werkstoffen (z.B. aus Messingdraht) ist möglich, wenn diese Einlagen von den Eisenfüllkörpern isoliert sind.Glass fibers. Also the use of insoles made of magnetic non-conductive, electrically conductive materials (e.g. made of brass wire) are possible, if these deposits are isolated from the iron fillings.

Die-Austichtung der ferromagnetischen Füllkörper im Tranerwerkstoff in die gewünschte Richtung kann vor der Verfestigung des Trägerwerkstoffes durch ein Magnetfeld erfolgen.The alignment of the ferromagnetic fillers in the traner material in the desired direction before the solidification of the carrier material a magnetic field.

Die Erfindung soll anhand von Figuren weiter erläutert und beschrieben werden.The invention is to be further explained and described with reference to figures will.

Figur 1 zeigt perspektivisch einen Auschnitt aus einer Lagerbuchse nach der Erfindung.Figure 1 shows in perspective a section from a bearing bush according to the invention.

Figur 2 zeigt schematisch in einem Schnitt quer zur Achse die Anordnung der als Lagerbuchse ausgebildeten magnetischen Trennwand zwischen Läufer- und antreibendem Element.FIG. 2 shows the arrangement schematically in a section transverse to the axis the magnetic partition, designed as a bearing bush, between the rotor and the driving Element.

Die Figuren 3 und 4 zeigen Auschnitte aus zwei weiteren Beispielen erfindungsgemäßer Trennwände.Figures 3 and 4 show details from two further examples partition walls according to the invention.

Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer zylindrischen magnetischen Trennwand, die aus einem magnetisch und elektrisch nicht leitenden Material besteht, in das in gleichmäßigen Abständen Blechstreifen 1 eingebettet sind. Die Blechstreifen sollten elektrisch voneinander isoliert sein. Sie weisen 'auf, in denen sich in Umfangsrichtung zur Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit verstärkende Einlagen 2 befinden. Diese Einlaqen müssen aus einem maqnetisch nicht leitenden und/elektrisch nicht leitenden oder elektrisch von den Blechen isolierten Werkstoff hestehen.FIG. 1 shows a section of a cylindrical magnetic partition, which consists of a magnetically and electrically non-conductive material, in which sheet metal strips 1 are embedded at regular intervals. The metal strips should be electrically isolated from one another. You wise 'In which there are reinforcing inserts 2 in the circumferential direction to increase the mechanical load-bearing capacity. These inlays do not have to be made from a magnetic conductive and / or electrically non-conductive material or material that is electrically isolated from the metal sheets.

Figur 2 zeigt eine Anordnung von umlaufenden inneren Magneten 3 und äußeren Magneten 5. Im Luftspalt zwischen diesen Magneten befindet sich die magnetisch leitende Trennwand 4 nach der Erfindung.Figure 2 shows an arrangement of rotating inner magnets 3 and outer magnet 5. In the air gap between these magnets there is the magnetic conductive partition 4 according to the invention.

Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer magnetisch leitenden Trennwand, bei der das magnetisch leitende Material aus Drahtabschnitten 6 besteht.Figure 3 shows a section of a magnetically conductive Partition wall, in which the magnetically conductive material consists of wire sections 6.

Figur 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer magnetisch leitenden Trennwand, bei der das magnetisch leitende Material aus Fasern aus ferromagnetischen Stoffen besteht. In die Trennwand sind verstärkende Einlagen 2 eingebettet, die in diesem Fall nicht elektrisch nicht leitend oder elektrisch isoliert zu sein brauchen.Figure 4 shows a section of a magnetically conductive partition, in which the magnetically conductive material consists of fibers made of ferromagnetic substances consists. Reinforcing inserts 2 are embedded in the partition wall, in this Case need not be electrically non-conductive or electrically insulated.

Claims (15)

Patentansprüche Claims lager für den Läufer einer magnetischen Umlaufmaschine, der von einem ein magnetisches Drehfeld erzeugenden Polring durch eine Trennwand hindurch aus magnetisch leitendem Material angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Trennwand die Lagerschale für den Läufer bildet und aus einem Verbundwerkstoff aus magnetisch nicht leitendem Material und magnetisch leitendem Material besteht.bearing for the rotor of a magnetic rotary machine, which is driven by a a rotating magnetic field generating pole ring through a partition magnetically conductive material is driven, characterized in that this Partition wall forms the bearing shell for the runner and is made of a composite material magnetically non-conductive material and magnetically conductive material. 2. Magnetisch leitende Trennwand für ein Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch leitende Material aus längs gestreckten Füllkörpern besteht, die etwa in Richtung des magnetischen Kraftflusses ausgerichtet sind. 2. Magnetically conductive partition for a bearing according to claim 1, characterized characterized in that the magnetically conductive material consists of elongated filler bodies consists, which are aligned approximately in the direction of the magnetic flux. 3. Magnetisch leitende Trennwand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch nicht leitende Material eine Matrix aus das magnetisch leitende Material klebenden Bindemittel bildet. 3. Magnetically conductive partition according to claim 2, characterized in that that the magnetically non-conductive material is a matrix of the magnetically conductive Material forms adhesive binder. 4. Magnetisch leitende Trennwand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrixwerkstoff aus einem keramischen Werkstoff besteht. 4. Magnetically conductive partition according to claim 3, characterized in that that the matrix material consists of a ceramic material. 5. Magnetisch leitende Trennwand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrixwerkstoff aus Emaille besteht. 5. Magnetically conductive partition according to claim 3, characterized in that that the matrix material consists of enamel. 6. Magnetisch leitende Trennwand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrixwerkstoff aus Gießharz besteht. 6. Magnetically conductive partition according to claim 3, characterized in that that the matrix material consists of casting resin. 7. Magnetisch leitende Trennwand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrixwerkstoff aus Glas besteht. 7. Magnetically conductive partition according to claim 3, characterized in that that the matrix material consists of glass. 8. Magnetisch leitende Trennwand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Drehrichtung des Läufers verlaufende zuqbelastbare Elemente vorgesehen sind. 8. Magnetically conductive partition according to claim 3, characterized in that that extending in the direction of rotation of the rotor, loadable elements are provided. 9. Magnetisch leitende Trennwand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zugbelastbaren Elemente in dem Matrixwerkstoff eingebettet sind. 9. Magnetically conductive partition according to claim 8, characterized in that that the tensile elements are embedded in the matrix material. 10. Magnetisch leitende Trennwand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zugbelastbaren Elemente Glasfasern sind.10. Magnetically conductive partition according to claim 8, characterized in that that the tensile elements are glass fibers. 11. Magnetisch leitende Trennwand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch leitende Material aus Füllkörpern in Form von Blechabschnitten besteht 11. Magnetically conductive partition according to claim 3, characterized in that that the magnetically conductive material consists of fillers in the form of sheet metal sections consists 12. Magnetisch leitende Trennwand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch leitende Material aus Füllkörpern aus Drahtabschnitten besteht.12. Magnetically conductive partition according to claim 3, characterized in that that the magnetically conductive material consists of fillers made of wire sections. 13. Magnetisch leitende Trennwand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch leitende Material aus Fasern aus ferromagnetischem Werkstoff besteht.13. Magnetically conductive partition according to claim 3, characterized in that that the magnetically conductive material consists of fibers made of ferromagnetic material consists. 14. Magnetisch leitende Trennwand nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Fasern aus ferromagnetischem Material Kohlefasern in dem Matrixwerkstoff eingebettet sind.14. Magnetically conductive partition according to claim 13, characterized in that that in addition to the fibers made of ferromagnetic material, carbon fibers in the matrix material are embedded. 15. Verfahren zur Herstellung einer magnetischen Trennwand für ein Lager nach Anspruch 1 in einer Form, in die der Matrixwerkstoff zusammen mit den darin verteilten Abschnitten aus magnetisch leitendem Material eingegossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Verfestigung des Matrixwerkstoffes die Füllkörper aus magnetisch leitendem Material in einem Magnetfeld radial ausgerichtet werden.15. Method of manufacturing a magnetic partition for a Bearing according to claim 1 in a form in which the Matrix material together with the sections of magnetically conductive material distributed therein is poured in, characterized in that before the solidification of the matrix material the filler body made of magnetically conductive material aligned radially in a magnetic field will.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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