DE2923800A1 - Verfahren und vorrichtung zum auswuchten von rotierenden koerpern mit passiver radialer und aktiver axialer magnetischer lagerung und zum ausrichten ihrer drehachse - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum auswuchten von rotierenden koerpern mit passiver radialer und aktiver axialer magnetischer lagerung und zum ausrichten ihrer drehachseInfo
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Description
Bei der Drehung von festen Körpern treten im allgemeinen zwei
Probleme auf, das eine Problem besteht darin, daß die Achse, um welche sich der Rotor dreht, mit einer Trägheitsachse des
Körpers zum Zusammenfallen gebracht werden muß, damit der Körper ausgewuchtet ist. Das zweite Problem besteht in der Ausrichtung
der Drehachse in einer bestimmten Richtung·
Diese beiden Probleme treten manchmal gemeinsam auf, und zwar beispielsweise wenn auf einem Satelliten einerseits zwei auf
einer gemeinsamen Achse gegenläufig angeordnete Schwungräder ausgewuchtet werden sollen und andererseits das fluchten der
kinetischen Momente der Schwungräder einwandfrei gesteuert werden soll·
Bei rotierenden Körpern, die durch materiellen Kontakt, beispielsweise
Kugellager oder Drehzapfen, zentriert sind, wird die Auswuchtung durch materielle Verschiebung des rotorseitig
gelagerten Lagerelements bezüglich des Rotors oder durch Hinzufiigung
oder Entfernung von Auswuchtungsmassen erreicht, was in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des rotierenden
Körpers durchgeführt werden muß, wenn die Geschwindigkeitsänderung
Stellungs- oder Ausrichtungsänderungen der betreffenden Xrägheitsachse mit sich bringt·
Ebenso wird die Ausrichtung der Drehachse dieser rotierenden
Körper verändert, wenn die Lager bezüglich ihrer Lagerstellen, die durch Definition feststehend sind, mechanisch versetzt werden·
In der Praxis sind diese Arbeitsgänge insbesondere während der Drehung schwierig auszuführen.
Bei magnetischen Lagern, bei denen kein materieller Kontakt stattfindet, kann die statische und dynamische Auswuchtung
entweder durch Einstellung von Auswuchtungsmassen oder durch Korrekturen mit Hilfe von Hagnetfeldern erreicht werden, die
von Fühlern aus wirken. Diese Magnetfelder können auch die
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Einstellung der Ausrichtung der Drehachse "bewirken.
Bei den Lagerungsarten, auf die die Erfindung anwendbar ist
und die insbesondere aus den franzosischen Patentanmeldungen Fr, 7VOO 190 (2 257 077) t 7V2W 556 (2 294 2I-JO), 77/07 685
und 77/23 981 bekannt sind, besitzen die Lager magnetische Zentrierungsringe mit normalerweise axialem Magnetfeld in
passive
dem Luftspalt, die die/radiale Steifheit gewährleisten, wobei
die aktive axiale Zentrierung durch Magnetfelder von
durch einen Detektor gesteuerten Spulen gewährleistet wird.
Der im nachfolgenden benutzte Begriff "Zentrierungsmagnetring11
muß genau definiert werden.
In den Luftspalten, die sich senkrecht zur Drehachse erstrecken, wird die Verbindungseinrichtung, d.h. die Einrichtung
zur radialen Zentrierung zwischen Eotor und Stator, von magnetischen Kraftlinienringen gebildet, die somit
eine veränderliche Größe und eine veränderliche Richtung in Abhängigkeit von der magnetischen Induktion besitzen.
Das for die Zentrierung erforderliche Magnetfeld wird also
von den materiellen Elementen der Ringpaare erzeugt. Dieses Magnetfeld kann auch an den Eingen durch Dauermagnet oder
Elektromagnete erzeugt werden.
Bei den oben erwähnten Systemen sind alle magnetischen Zentrierringpaare
konzentrisch und ihre Anzahl wird durch den Wert der jeweils erforderlichen radialen Steifheit bestimmt.
Bei diesen Systemen bestimmt die Stellung der auf dem Rotor befestigten magnetischen Zentrierringpaare eine "Rotorachse",
um welche sich der Rotor dreht. Wenn die !Trägheitswirkungen
vernachlässigt werden, so haben also die Punkte dieser Achse
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und zwar nur diese eine Drehgeschwindigkeit 13PuIl und die Auswuchtung
besteht darin, daß die "Rotorachse" mit der Trägheitsachse zum Zusammenfallen gebracht wird.
Die Stellung der auf dem Stator befestigten magnetischen Zentrierungsringe
bestimmt die erforderliche Ausrichtung der "Rotorachse" im Raum und jede Änderung der Stellung dieser
Ringe bewirkt gleichzeitig eine Änderung der Ausrichtung der "Rotorachse"·
Ziel der Erfindung ist es, für die betreffenden Systeme, d.h. für Systeme mit Ringpaaren zur passiven radialen Zentrierung
und einer durch einen Detektor gesteuerten Vorrichtung zur aktiven axialen Zentrierung, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu schaffen, die für relativ geringe Abweichungen einerseits die Auswuchtung des Rotors durch Zusammenlegen seiner
Drehachse mit der Trägheitsachse und andererseits die Ausrichtung der Drehachse in einer bestimmten Richtung gestatten.
Zu diesem Zweck sind die magnetischen Zentrierringe zueinander exzentrisch angeordnet, so daß die oben erwähnten Kraftlinienringe
in Abhängigkeit von dem Wert der erzeugten Induktion die resultierende Zentrierung bestimmen.
Auf diese Weise hängt von der Wahl des Werts der auf ein bestimmtes
Ringpaar einwirkenden magnetischen Induktion der Wert der gewünschten Korrektur ab, wobei die Korrektur die Rotorachse
selbst bezüglich der Trägheitsachse oder die Ausrichtung
im Raum betreffen kann.
Die Änderung der Induktion kann auf verschiedene Weisen erreicht werden, und zwar unter anderem durch die Änderung des
Luftspalts, den Einfluß eines magnetischen Shunts oder die Regulierung eines Spulenstroms.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung von mehreren Ausführungsbeispielen
von Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird· Es zeigen:
Jig* 1 einen schematischen Schnitt, der die mechanischen
Bedingungen der Auswuchtung und Ausrichtung von rotierenden Korpern veranschaulicht,
Pig. 2A und 2B schematische Schnitt©, die die möglichen
Korrekturen des statischen und dynamischen Gleichgewichts von rotierenden Korpern zeigen,
Fig. 3 eine schematische Darstellung von zwei gegenläufigen
Trägheitsrädern,
Pig. 4 eine schematische Darstellung der Einrichtungen zur
Rotationskorrektur, die erfindungsgemäß verwendet werden können, wenn der rotierende Korper durch die
Beziehung j^1 ist, in der O das Trägheitsmoment um
die mit der Trägheitsachse zusammenfallende Drehachse
und A =* B das Trägheitsmoment um Trägheits-Querachsen
ist,
Pig. 5 eine schematische Darstellung der Einrichtung zur
Rotationskorrektur, die erfindungsgemäß benutzt werden kann, wenn der rotierende Korper durch die
Beziehung j^> 1 gekennzeichnet ist, in der G das
Trägheitsmoment um die mit der Trägheitsachse zusammenfallende Drehachse und A=B das Trägheitsmoment
um Trägheits-Querachsen ist,
Pig. 6A, 6B, 60 und 6D schematische Schnitte und Draufsichten
von Zentriervorrichtungen mit konzentrischen und exzentrischen Magnetringen zur Durchführung des
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erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Pig. 6A, 6B
die Statorringe und die Pig. 60 und 6D die Rotorringe
betreffen,
Pig. 7A und TB axiale Schnitte durch ein Magnetringpaar mit
Luftspaltänderung zur Schließung des Magnetflusses gemäß zwei möglichen Abwandlungen,
Pig. 8A und 8B axiale Schnitte durch ein Magnetringpaar mit
beweglichem Shunt zur Schließung des Magnetflusses gemäß zwei möglichen Abwandlungen,
Pig· 9A und 9B axiale Schnitte durch ein Magnetringpaar mit
elektromagnetischer Änderung des Plusses zur Schliessung des Magnetflusses gemäß zwei möglichen Abwandlungen,
Pig. 10 einen radialen Schnitt durch einen Schneckentrieb zur Betätigung der Magnetringe oder Magnetshunts
und
Pig. 11 einen Schnitt nach der Linie XI-XI durch den Schneckentrieb
von Pig. 10.
Nach den Gesetzen der Mechanik besitzen alle rotierenden Körper
eine Trägheitsachse *£ -ζ* und eine "Rotorachse" z-z1, die in
einer Richtung Z-Z1 verläuft (vgl. Pig.1).
Die Auswuchtung des Körpers besteht darin, daß die Achsen % -j '
und z-z1 in Übereinstimmung gebracht werden und die Einbaustelle
der Lager auf der Seite des Stators verschoben wird, wenn die gewünschte Ausrichtung Z^, Z1^ erreicht werden soll.
Das Zusammenfallen der Achsen kann auf zwei verschiedene Arten erreicht werden: die eine (Pig. 2A) besteht darin, daß die La-
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gerstellen der Lager an dem Rotor selbst aus den in unterbrochenen
Linien gezeichneten Stellungen in die in durchgehenden Linien gezeichneten Stellungen gebracht werden·
Die andere (Fig. 2B) besteht darin, daß Auswuehtungsmassen
hinzugefügt oder entfernt werden, und zwar eine Auswuchtungsmasse
M-, wenn die Trägheits- und Rotorachsen parallel sind,
oder HL« M,, wenn diese Achsen nicht parallel sind·
Fig. 3 zeigt als Beispiel die Bedeutung, die die Änderung der Ausrichtung einer Rotorachse Z-Zr auf die gemeinsame
Achse Ίια-Ίχ* - Zo-Z1 g von zwei Trägheitsrädern R^, R£ haben
kann, die beispielsweise auf einem Satelliten gegenläufig montiert sind.
Venn die Systeme mit materiell en Verbindungen durch Kugellager
oder Zapf en (Fig. 1, 2A und 2B) auf die oben beschriebene, bekannte Weise korrigiert werden können, so ist dies
bei erfindungsgemäß magnetisch auf gehängten rotierenden Korpern anders, da diese nur durch Einwirkung auf die Hagnetfelder
korrigiert werden können.
Sie Fig· 4 und 5 zeigen die allgemeinen Prinzipien der erfindungsgemäßen
Vorrichtungen mit magnetischer Lagerung·
In Fig. 4 ist der rotierende Korper 1 durch die Beziehung
T^I gekennzeichnet und ist an seinen Enden mit Rotor—
Zentriervorrichtungen 2-3 und Statorzentriervorrichtungen 4-5 versehen, die die radiale Steifheit gewährleisten, während
ein axialer Aktuator 6, der für die Erfindung keine Bedeutung hat, der Vollständigkeit halber schematisch dargestellt
ist.
In Fig. 5 ist der rotierende Körper 7 durch die Beziehung
v" gekennzeichnet. Er ist an seinen Enden mit denselben
Rotorzentriervorrichtungen 2-3 und Statorzentriervorrichtungen 4-5 versehen, die die radiale Steifheit gewährleisten,
wobei ebenfalls der Vollständigkeit halber der
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axiale Aktuator 6 schematisch dargestellt 1st·
Bisher waren die In den Luftspalten 8 und 9 vorhandenen
Kraftlinienringe alle zu der Eotorachse z-z1 konzentrisch,
die nicht notwendigerweise mit der Trägheitsachse ^-^1
zusammenfiel, was sich im Auftreten von Unwucht und Schwingungen äußerte, die durch Auswuchtung korrigiert werden mußt en.
Erfindungsgemäß besitzen die Zentriervorrichtungen einerseits bezüglich Z-Z1 zentrierte Hagnetringe und andererseits bezüglich
Z-Z1 exzentrische Ringe, bei denen durch Regulierung der
magnetischen Induktion .auf die Kraftlinienringe des Luftspalts
so eingewirkt werden kann , daß die Rotorachse mit der Xrägheitsachse
in Übereinstimmung gebracht werden kann und/oder daß die Drehachse in eine bestimmte Richtung gebracht werden
kann·
Die Fig· SA, 6B, 6C und 6D zeigen schematisch den Bereich der
Hagnetringe und die mögliche Ausrichtung der Kraftlinien in dem Luftspalt E.
In den Fig, 6A und 6B ist die Zentriervorrichtung mit dem Stator verbunden und die konzentrischen Hagnetringe mit dem
Mittelpunkt 0 sind gemäß O10, C20, Oj0, C^0 angeordnet.
In den Flg. 6D und 60 ist die Zentriervorrichtung mit dem
Rotor verbunden und die konzentrischen Hagnetringe mit dem Hittelpunkt O1 sind gemäß C'1O, 0<20» G'3O» Ο*4Ο angeordnet.
In den Fig. 6A und 6B sind die anderen Ringe exzentrisch, und
zwar gemäß O1 (C1), O2 (C2), O5 (C5) und O4 (O4).
In den Fig« 6D und GC sind die anderen Ringe exzentrisch, und
zwar gemäß O^ (C^1), 0'2 (C«2), C5 (C5) und 0'^ (C4). Die
Exzentrizitäten der Ringe, die gering bleiben müssen, bestimmen einen Korrekturbereich, der in FIg, 6A mit einem Quadrat
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und in Pig. 6D mit einem Quadrat d2 dargestellt ist, der jedoch auch völlig anders aussehen kann, beispielsweise rechteckig.
In der Hohe des Ltiftspalts E bestimmen die Bückholkräfte, die
durch die Induktion in den Hingen bestimmt werden, die Zentrierung auf eine im nachfolgenden beschriebene Weise. Venn
man die rotorseitigen Binge C-J, C2 und die statorseitigen
BingeC10, C20 voneinander trennt, die denselben Durchmesser
haben, jedoch exzentrisch nach 01^ (C^) und O'g (C2) versetzt sind, wobei die Mitte von 01^ und 0'2 0* ist, stellt
man folgendes fest: wenn die rotorseitigen Binge C^, C2
durch die axiale Steuerung gegenüber den statorseitigen Bingen C^q, C20 gehalten werden, werden sie in Abhängigkeit
von den schematisch mit den Pfeilen F,,, P2 dargestellten
Bückholkräften in dem Luftspalt zentriert, die zwischen den
beiden Bingpaaren C^, C2 - C^0, G2Q «aageubt werden. Wenn
man den Statorring C2Q entfernt, was einer radialen Steifheit
Bull bei dem Paar C2-G20 entspricht, gelangt 01^ vor
0', den Hittelpunkt der statorseitigen Binge; Infolgedessen
läuft die Botorachse durch 01^. Wenn dagegen C^ entfernt
wird, so wird 0*2 vor 0* zentriert und die Rotorachse läuft
diesmal durch O'p·
Aus der Steuerung der radialen Steifheit der Paare C'^-C^q»
C2-C2Q von dem Stator aus ergibt sich die Ausrichtung der
Botorachse und ihre Positionierung bezüglich des Schwerpunkts und der Punkt, durch den die Botorachse in Höhe des
von Cj-C10 und C2-C20 gebildeten Lagers verläuft, kann das
Segment O'-i-O'p bestreichen.
Ein zweiter Satz von Statorringen C^·"0/«)» ö±e ^1 °10~C20
konzentrisch sind, und zwei Rotorringe C,, C^ mit dem
Mittelpunkt O1^-01^, die beispielsweise in einer senkrechten
Richtung aus der Mitte versetzt sind, wirken auf dieselbe Weise wie im vorhergehenden Fall so, daß die Binge
zusammen die Versetzung des Punktes der Botorachse etwa im
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Inneren eines Quadrates dg alt dem Mittelpunkt O1 gestattet,
dessen Seite gleich O1^, 0»2 (oder 0· , 01^) ist.
Die vollständige Lagerung eines rotierenden Korpers erfordert
somit zwei Lager mit Zentriervorrichtungen und die Auswuchtung besteht darin, daß die Botationsmittelpunkte der beiden Lager
auf die oben beschriebene Weise so eingestellt werden, daß jeder der beiden Punkte auf die Trägheitsachse gebracht wird,
um welche die Drehung stattfinden muß, was dann dem Zusammenfallen der Achsen y- S1 unci z-z1 entspricht·
Dieses Zusammenfallen erfordert konzentrische Magnetringe oder Kraftlinienringe an dem Stator und exzentrische Magnetringe
oder Kraftlinienringe an dem Rotor und die Einstellung der Induktionen an den Statorringen gestattet die Festlegung der
optimalen Steifheit, die die gewünschte Korrektur ζ—*z gestattet«
Die .Änderung der Ausrichtung der Drehachse wird auf dieselbe
Veise wie oben erreicht, in diesem Fall jedoch befinden sich an dem Botor die konzentrischen Hinge und an dem Stator die
exzentrischen Binge. Auf diese Veise gestatten die konzentrischen Binge des Botors die Versetzung der Botorachse oder
Drehachse in einer durch die Magnetfelder der exzentrischen Binge des Stators bestimmten Bichtung, und zwar in einem
Korrekturbereich, der durch das Quadrat d* bestimmt wird,
dessen Seite mit den Mittelpunkten (Xj, O2 (oder 0,, 0^) dargestellt
ist (vgl. Fig. 6A bis 6D).
Die in den Fig. 6A, 6D gezeigten Bot or- und Statorzentriervorrichtungen
mit gleichzeitig konzentrischen und exzentrischen Bingen können gleichzeitig die Korrektur der Eotorachse
und ihre Ausrichtung gewährleisten.
Im Bäumen der Erfindung ware es auch möglich, nur ein Korrektursystem
auf den beiden zu verwenden.
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Bie Einstellung der Magnetfelder in den Luftspalten erfordert
die Änderung der magnetischen Induktionen an den diese Felder erzeugenden Eingen. Biese Hagnetfelder können auf verschiedene
Veisen erzeugt werden, wie sie beispielsweise in den fig· 7A,
TB, 8A, 8B und 9A, 9B schematisch dargestellt sind. In diesen
Figuren sind die links von der Achse Π. dargestellten Elemente mit dem Stator und die rechts von dieser Achse dargestellten
Elemente mit dem Rotor verbunden·
In Pig· 7A werden die Kraftlinien O durch Magnete 10, 11 mit
radialen Feldern erzeugt, die sich über ferromagnetische Hinge 12-13 und 12'-13' schließen, Ber Luftspalt wird im vorliegenden
Fall durch einen im folgenden beschriebenen Mechanismus 14- auf E^, E2, E^,... eingestellt.
Gemäß einer Abwandlung (Fig. TB) ist der mit dem Rotor verbundene
Magnet 11 durch ein Joch 15 zur Schließung des Flusses ersetzt.
In Fig. 8A werden die Kraftlinien C durch Magnete 16, 17 mit radialer Magnetisierung erzeugt, die sich über ferromagnetische
Ringe 18, 19, 18", 19' schließen, und die Feldanderung S1, S2,
S3, ··· wird durch magnetische Shunts 20 erzeugt, die durch einen im nachfolgenden beschriebenen Mechanismus 14 gesteuert
werden und ebenso wie die Ringe, auf die sie direkt einwirken, auf dem Statorteil vorgesehen sind·
Gemäß einer Abwandlung (Fig. 8B) wird der mit dem Rotor verbundene
Magnet 16 durch ein Joch 22 zur Schließung des Flusses
ersetzt·
In Fig· 9A werden die Kraftlinien G durch eine Spule 23 auf
dem Stator und einen Magnet 2M- auf dem Rotor erzeugt und der
Fluß schließt sich einerseits über ein Spulenjoch 25 und andererseits
über ferromagnetische Ringe 26, 27 und über den
Magnet 24.
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Gemäß einer Abwandlung (Fig. 9B) ist der mit dem Rotor verbundene Hagnet 24· durch ein Joch 29 zur Schließung des Flusses
ersetzt.
Die mechanische Einrichtung 14 der Fig. 7A, TB und 8A, 8B
führt die Änderungen der magnetischen Induktionen, die in den Bereichen der Magnetringe der Fig. 6A, 6B, 60 und 6D
vorzunehmen sind, kann die in Fig. 10 und 11 gezeigte Vorrichtung sein. Die beweglichen Teile, die axial in entsprechenden
kreisförmigen Buten gleiten, sind mit Verbindungsringen 21 verbunden, an denen ein ringförmiges
Teil 30 befestigt ist, das ein Gewinde 3OA besitzt, das in den mit Gewinde versehenen Teil eines mit dem Stator
verbundenen Mechanismuskorper 31 eingreift.
Das ringförmige Teil 30 wird durch eine Schnecke 32, die
mit dem gezahnten Teil 3OB in Eingriff ist, in Drehung versetzt, so daß seine Drehung durch die Wirkung des mit
Gewinde versehenen Teils seine axiale Verschiebung bewirkt.
Ein Motor 33$ 4er die Schnecke 32 antreibt, wird über ein
Fühlersystem gespeist, das noch beschrieben wird.
Der Strom der Spule 23 wird ebenfalls von diesen Fühlern aus gesteuert. Diese Fühler haben im wesentlichen zwei Funktionen,
und zwar erstens die Korrektur der Trägheitsachse bezüglich der Rotorachse und zweitens die Ausrichtung der mit der Drehachse
zusammenfallenden Botorachse·
Diese Fühler, die auf Jede beliebige Weise ausgebildet sein können, sind bei der Ausführungsform der Erfindung elektromagnetische
Fühler vom Typ "Measuring systems" der Firma TJS
Kaman und besitzen einen empfindlichen Kopf, der mit einer
Elektronik verbunden ist. Sie können mit Genauigkeit die Stellung eines leitenden Teils feststellen, dessen Ent-
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fernling die Impedanz einer in dem Kopf befindlichen Spule
ändert, und zwar in einem Bereich, von etwa 1 um,
Die Anordnung dieser den Organen zur Änderung der Induktion zugeordneten Fühler auf den Stator-Magnetringen gestattet
die Burchführung der Erfindung auf die in den Fig. 4 und 5
gezeigte Weise.
Biese Figuren zeigen die rotorseit igen Zentriervorrichtungen
2, 3 und die statorseitigen Zentriervorrichtungen 4-5. Ferner sind zwei Fühler 34, 35 zur Achsenkorrektur und zwei Reihen
von je zwei Fühlern zur Ausrichtung vorgesehen, und zwar
eine Reihe 36, 37 zur Ausrichtung in der x-Achse und eine
Reihe 38, 39 zur Ausrichtung in der y-Achse, die zur x-Achse
senkrecht ist· Bas leitende Teil, das unter dem Kopf der Fühler
vorbeiläuft, ist ein leitender Ring 40 und die Winkelmarkierung besteht aus einer leichten leitenden Erhebung
(beispielsweise einer Klebefolie 41), die axial auf dem Ring 40 angeordnet ist.
Auf diese Weise haben die Signale, die sich, aus der Abtastung
des Raums F durch die Fühler 34, 35 während der Brehung ergeben, eine Sinusform, deren Amplitude von dem Abstand zwischen
der Trägheitsachse und der Rotorachse abhängig ist, und die Winkelmarkierung kann auf dieser Sinuswelle durch
die Markierung 41 wiedergegeben werden, die ein impulsformiges
Signal erzeugt.
Biese Signale werden an einen Integrationsverstärker 42 angelegt, der die Befehle zur Änderung des Magnetfelds auf die
Zentriervorrichtungen 4,5 überträgt, die dann je nach, der gewählten
Ausführungsform entweder auf die Motoren 33 oder auf
die Spulen 23 so einwirken, daß die Abweichungen durch Behandlung der Informationen oder durch Iteration aufgehoben
werden.
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Die Zentriervorrichtungen 36 und 37 zur Ausrichtung in der
x-Achse und 38 und 39 zur Ausrichtung in der y-Achse arbeiten
auf entsprechende Weise und bestimmen über einen Verstärker
43 den Zwischenraum G9 der in der x-Achse und in der
y-Aehse die Ausrichtung der Drehachse des Körpers 1 oder 7 bestimmt, so daß dieser die gewünschten Korrekturen erhält·
Wie bereits gesagt wurde, können die Korrektur einrichtungen je nach Anforderung getrennt oder zusammen benutzt werden·
Wenn die Korrektur nur das Zusammenfallen der Rotorachse und
der Trägheitsachse betrifft, sind die exzentrischen Hinge ausschließlich auf dem Hotor und die zentrierten Binge auf dem
Stator vorgesehen· Wenn die Korrektur dagegen nur die Ausrichtung der Drehachse betrifft, sind die exzentrischen
Binge auf dem Stator und die zentrierten Binge auf dem Botor vorgesehen. Die beiden Systeme können gemäß den Pig. 6A, 6B,
60 und 6D gleichzeitig benutzt werden.
Bei einem Eotor 7 von Pig. 5 mit einer Masse von 6 kg und
einer Drehgeschwindigkeit von 20 000 Umdrehungen/Minute beispielsweise kann die Korrektur gemäß 3? oder G mit Hilfe
der beschriebenen !Fühler auf einen Wert von weniger als 0,1 Mikron gebracht werden.
Die für den Betrieb der erfindungsgemäßen Korrektureinrichtungen
erforderliche Energie kann aus der Drehung des rotierenden Körpers selbst durch einen auf der Drehachse befestigten
Generator erzeugt werden, so daß das System "selbstkorrigierend11 wird.
Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Auswuchtung
von rotierenden Korpern mit passiver radialer und aktiver axialer magnetischer Lagerung und zur Ausrichtung ihrer
Drehachse. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen
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bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern läßt
auch, die Verwendung anderer gleichwertiger Elemente zu·
Beispielsweise ist die Erfindung auch auf magnetisch gelagerte Körper anwendbar, deren Drehgeschwindigkeit Hüll
ist, wenn nur die Ausrichtung der Symmetrieachse erreicht werden soll (beispielsweise bei einem Seismograph)·
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Claims (1)
- Patentansprüche:1· !Verfahren zum Auswuchten von rotierenden Körpern mit radialer passiver und axialer aktiver magnetischer Lagerung und zur Ausrichtung ihrer Drehachse, dadurch gekennzeichnet , daß an den Enden des Körpers Magnetringe (010 bis 040 - C1 bis 04-) mit axialem Feld in dem Luftspalt (E) angeordnet werden, die zum Herstellen der Übereinstimmung der Trägheitsachse mit der Rotorach.se an dem Rotor exzentrisch (010' bis 040' - 01* bis CW-1-) und an dem Stator konzentrisch und für die Ausrichtung der Drehachse an dem Eotor konzentrisch und an dem Stator exzentrisch angeordnet sind, und daß die Korrektur durch Änderung der Induktion an den Statormagnetringen erreicht wird, die durch von geeigneten Detektoren kommende Signale bewirkt wird.909850/09252. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rotorseitigen Hinge (01O1 bis 040· - 01· bis 04·) exzentrisch angeordnet werden.3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die statorseitigen Ringe exzentrisch angeordnet sind.4· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld in den Luftspalten zwischen jedem zentrierten und exzentrischen Hing durch mechanische Einrichtungen (14) veränderlich gemacht wird»5· Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld an jedem Hingpaar durch einen ringförmigen Magnet (10-11, 17-16) mit radialem Feld erzeugt wird, der über ferromagnetische Hinge (12-13, 12'-13', 18-19S 18'-19') geschlossen wird,6« Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Magnets (11) und der ferromagne— tischen Ringe (12f-13!) des Rotors ein Joch (15) zur Schließung des Magnetflusses vorgesehen wird·7· Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Einrichtung, die das Magnetfeld in dem Luftspalt veränderlich macht, darin besteht, daß die Breite des Luftspalts durch axiale Verschiebung des statorseitigen Magnets und der statorseitigen ferromagnetischen Hinge verändert wird.8« Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Einrichtung, durch die das Magnetfeld In dem Luftspalt veränderlich gemacht wird, darin besteht, daß der Abstand zwischen einem Magnetshunt (20) und den statorseitigen Polteilen durch axiale Verschiebung des Shunts verändert wird.9D9S50/Q925J29.29&QQ.9· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld in den Luftspalten zwischen jedem zentrierten und exzentrischen Ring durch Einstellung des zu einer Spule (23) im Inneren eines statorseitigen Jochs (25) fließenden Stroms veränderlich gemacht wird, während sich der Fluß rotorseitig über die ferromagnetischen Ringe (26,27), die einen ringförmigen Magnet (24) mit radialem Fluß einschließen, oder über ein Joch (29) zur Schließung des Flusses schließt.10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Einrichtung zur Änderung des Magnetfelds aus einem Schneckentrieb (32) besteht, der durch einen Elektromotor (33) angetrieben wird, so daß der betreffende Statorring oder der betreffende Magnetshunt axial bewegt wird.11. Verfahren nach den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß feststehende elektromagnetische Fühler (34-35,36-37,38-39), die für das Ausrichten der Drehachse radial in der x-Achse und der y-Achse und für das Zusammenlegen der Trägheitsachse mit der Rotorachse in einer anderen radialen Richtung in einem geringen Abstand von den mit dem Rotor fest verbundenen leitenden Ringen angeordnet sind, die durch Impedanzabtastung Signale erzeugen, die nach entsprechender Behandlung den Strom an den Spulen oder Motoren entsprechend einstellen.12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine an jedem Rotor_zentrierorgan vor den Fühlern angeordnete, axiale Markierung (41) ein impulsformiges Signal zur Winkelmarkierung erzeugt.13· Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur entweder durch Berechnung oder durch Integration erreicht wird.909850/09252823800Vorrichtung zum Auswuchten von rotierenden Körpern mit passiver radialer und aktiver axialer magnetischer Lagerung und zum Ausrichten ihrer Drehachsen durch Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 "bis 15» dadurch gekennzeichnet , daß sie an den axialen Enden des Körpers gegenüber von zwei statorseitigen Zentriervorrichtungen (4,5) mit zentrierten und exzentrischen Hagnetringen zwei rotorseitige Zentriervorrichtungen (2,3) mit zentrierten und exzentrischen Magnetringen besitzt und daß das Magnetfeld in den Luftspalten zwischen den Ringpaaren in Abhängigkeit von Signalen, die von Fühlern (34,35,56,37»38,39) erhalten werden, veränderlich ist.15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotor nur exzentrische Ringe und der Stator nur zentrierte Ringe besitzt, wenn nur das Zusammenfallen der Rotorachse mit der Trägheitsachse erreicht werden soll·16· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotor nur zentrierte Ringe und der Stator nur exzentrische Ringe besitzt, wenn nur die Ausrichtung der Drehachse erreicht werden soll·17· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß der rotierende Körper in Anwendungsbereichen wie Ultrazentrifugieren durch die Beziehung j^[1 gekennzeichnet ist, in der O das Trägheitsmoment um die mit einer Trägheitsachse zusammenfallende Drehachse und A=B das Trägheitsmoment um Querträgheitsachsen ist·18.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß der rotierende Korper909850/0925beispielsweise bei Verwendung als Trägheitsrad durch, die Beziehung χ ^- 1 gekennzeichnet ist, in der C das Trägheitsmoment um die mit einer Trägheitsachse zusammenfallende Drehachse und A = B das Trägheitsmoment um Querträgheitsachsen ist·19· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisch gelagerte Korper beispielsweise im Falle seiner Anwendung auf einen Seismograph eine Drehgeschwindigkeit Bull hat, wobei nur die Ausrichtung der Symmetrieachse des Körpers erreicht werden soll·909850/0925
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