ES2867581T3

ES2867581T3 - Rodamiento magnético radial con refuerzo de flujo

Info

Publication number: ES2867581T3
Application number: ES18708886T
Authority: ES
Inventors: Jagadeesh Kumar Tangudu; Parag M Kshirsagar
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2017-04-01
Filing date: 2018-02-23
Publication date: 2021-10-20
Anticipated expiration: 2038-02-23
Also published as: US11035406B2; EP3607217A1; WO2018182891A1; WO2018182891A8; CN110475981B; CN110475981A; US20210003171A1; EP3607217B1

Abstract

Un rodamiento magnético (20) que comprende: un rotor (22) que se soporta para girar alrededor de un eje (502); y un estátor (24) que se extiende desde un primer extremo (30) hasta un segundo extremo (32) y que comprende: un devanado exterior circunferencial (50); un devanado interior circunferencial (52); un espaciado radial (54) entre el devanado interior y el devanado exterior; y caracterizado por una pluralidad de dientes laminados (84A, 84B, 86A, 86B); y una pluralidad de devanados radiales (34A, 34B, 36A, 36B) que rodean respectivamente un diente asociado respectivo de la pluralidad de dientes; y una pluralidad de trayectorias de flujo magnético asociadas respectivamente con la pluralidad de devanados radiales y que pasan: radialmente a través del devanado asociado; axialmente a través del espaciado radial; radialmente desde el espaciado radial al rotor; y axialmente a lo largo del rotor.

Description

DESCRIPCIÓN

Rodamiento magnético radial con refuerzo de flujo

Antecedentes

La divulgación se refiere a los rodamientos magnéticos. Más particularmente, la divulgación se refiere a los rodamientos electromagnéticos utilizados en turbomáquinas.

Existe una técnica sobradamente desarrollada en lo referente a los rodamientos magnéticos activos. La publicación de solicitud de patente de EE. UU. 2011/0163622A1 (en adelante, documento estadounidense acabado en 622), publicada el 7 de julio de 2011, divulga un rodamiento electromagnético que proporciona soporte radial y axial. Para el soporte axial, el estátor tiene un par de polos axiales opuestos unidos por un diámetro exterior (DE) mediante un hierro trasero axial. Una bobina axial envuelve circunferencialmente el interior del hierro trasero y crea una trayectoria de flujo a través de los polos axiales y el hierro trasero con un hueco interno entre los polos axiales atravesado por un objetivo de accionador formado por una pila de laminación de rotor dentro del hueco.

En general, radialmente hacia el interior de la bobina axial, el estátor del documento estadounidense acabado en 622 comprende un conjunto de polo de accionador radial formado por una pila de laminación. Esta pila de laminación tiene una porción de anillo exterior de anillo completo y una pluralidad de proyecciones radialmente hacia dentro, cada una de las cuales está envuelta por una bobina de control radial asociada. Adyacentes al conjunto de polo del accionador radial en extremos axiales opuestos del mismo, intercalados entre el conjunto del polo del accionador radial y los polos axiales, hay un par de anillos magnéticos permanentes.

En general, se crean un par de bucles de flujo radial en lados opuestos que proceden radialmente desde el objetivo de accionador del documento estadounidense acabado en 622 a través del conjunto de polo radial, girando axialmente hacia fuera a través del imán permanente y luego radialmente hacia dentro a través del polo axial asociado, girando hacia atrás axialmente hacia dentro para entrar en el extremo del objetivo del accionador y luego girando hacia atrás radialmente hacia fuera. De este modo, un par de flujos radiales de signo opuesto están rodeados por el bucle de flujo axial.

Otra configuración de rodamiento radial de cuatro polos radiales implica trayectorias de flujo que pasan radialmente y circunferencialmente en lugar de axialmente. En esta configuración, el cambio puede darse entre varias condiciones. Un grupo implica trayectorias de flujo con una rama diametral central a través de un par de polos opuestos y dos patas circunferenciales que pasan circunferencialmente a través del hierro trasero alrededor de los respectivos polos del otro par. Los dos pares crean así dos posibles trayectorias de este tipo con dos posibles direcciones para cada trayectoria. Además, otro grupo implica un primer tramo de trayectoria de flujo que pasa radialmente a través de un polo, girando circunferencialmente para pasar a través del hierro trasero a uno de los dos polos adyacentes y luego regresando radialmente a través de ese polo adyacente para encontrar la primera pata en el eje.

En el documento PCT/US2016/017943, presentado el 15 de febrero de 2016 y titulado "Magnetic Bearing" y publicado el 1 de septiembre de 2016 como WO/2016/137775 (la publicación WO acabada en 775) divulga un rodamiento magnético radial/de empuje que utiliza polarización de imán permanente y polarización de electroimán.

La solicitud de patente de EE. UU. n.° 62/381.746, presentada el 31 de agosto de 2016, y titulada "Magnetic Thrust Bearing", divulga un rodamiento magnético de empuje que combina polarización de imán permanente y polarización de electroimán. El documento FR 2759434 A1 divulga un rodamiento magnético de acuerdo con el preámbulo según la reivindicación 1.

Sumario

Un aspecto de la divulgación implica un rodamiento magnético que comprende: un rotor que se soporta para girar alrededor de un eje; y un estátor que se extiende desde un primer extremo hasta un segundo extremo. El estátor comprende: un devanado exterior circunferencial; un devanado interior circunferencial; un espaciado radial entre el devanado interior y el devanado exterior; una pluralidad de dientes laminados; y una pluralidad de devanados radiales que rodean respectivamente un diente asociado respectivo de la pluralidad de dientes. Una pluralidad de trayectorias de flujo magnético está asociada respectivamente a la pluralidad de devanados radiales y pasa: radialmente a través del devanado asociado; axialmente a través del espaciado radial; radialmente desde el espaciado radial al rotor; y axialmente a lo largo del rotor.

Una realización adicional puede incluir adicionalmente y/o como alternativa un núcleo metálico entre el devanado interior y el devanado exterior.

Una realización adicional puede incluir adicionalmente y/o como alternativa uno o más laminados adicionales, el devanado interior axialmente entre los laminados adicionales y la pluralidad de dientes laminados.

Una realización adicional puede incluir adicionalmente y/o como alternativa que el devanado interior y el devanado exterior estén conectados en serie para hacer pasar la corriente en direcciones circunferenciales opuestas.

Una realización adicional puede incluir adicionalmente y/o como alternativa que el rodamiento no tenga imanes permanentes.

Una realización adicional puede incluir adicionalmente y/o como alternativa que el rodamiento magnético sea un rodamiento sin empuje.

Una realización adicional puede incluir adicionalmente y/o como alternativa una fuente de alimentación de CC conectada al devanado interior y al devanado exterior.

Una realización adicional puede incluir adicionalmente y/o como alternativa una pluralidad de amplificadores de puente H acoplados a la pluralidad de devanados radiales.

Una realización adicional puede incluir adicionalmente y/o como alternativa un método para usar el rodamiento magnético. El método comprende hacer pasar corriente a través de: la pluralidad de devanados radiales, para controlar la posición radial del rotor.

Una realización adicional puede incluir adicionalmente y/o como alternativa la pluralidad de devanados radiales que comprenden un primer par de devanados diametralmente opuestos y un segundo par de devanados diametralmente opuestos ortogonales al primer par de devanados.

Una realización adicional puede incluir adicionalmente y/o como alternativa el primer y el segundo par de devanados, cada uno de los cuales está alimentado por un respectivo amplificador de puente H asociado.

Una realización adicional puede incluir adicionalmente y/o como alternativa hacer pasar corriente a través del devanado interior y el devanado exterior para producir un flujo magnético.

Una realización adicional puede incluir adicionalmente y/o como alternativa hacer pasar corriente a través del devanado interior y el devanado exterior que comprende hacer pasar una única corriente en direcciones circunferenciales opuestas.

Una realización adicional puede incluir adicionalmente y/o como alternativa hacer pasar corriente que comprende hacer pasar la corriente a través de un devanado del primer par de devanados para aumentar el flujo magnético mientras se hace pasar la corriente a través del otro devanado del primer par de devanados para contrarrestar el flujo magnético.

Una realización adicional puede incluir adicionalmente y/o como alternativa una máquina que comprende el rodamiento.

También se describe un método para operar un rodamiento magnético, comprendiendo el rodamiento magnético: un rotor que se soporta para girar alrededor de un eje; y un estátor que se extiende desde un primer extremo hasta un segundo extremo. El estátor comprende: un devanado exterior circunferencial; un devanado interior circunferencial; un espaciado radial entre el devanado interior y el devanado exterior; y una pluralidad de devanados radiales. El método comprende hacer pasar corriente en direcciones circunferenciales opuestas a través del devanado interior y el devanado exterior para producir un flujo magnético.

También se divulga un método para proporcionar flujo magnético en un rodamiento magnético radial, comprendiendo el rodamiento magnético radial: un rotor que se soporta para girar alrededor de un eje; y un estátor que se extiende desde un primer extremo hasta un segundo extremo. El estátor comprende un devanado circunferencial y una pluralidad de devanados radiales. El método comprende: hacer pasar corriente a través del devanado circunferencial para producir un flujo magnético.

El método puede incluir hacer pasar corriente a través de la pluralidad de devanados radiales para afectar de manera circunferencial y diferencial al flujo magnético.

Los detalles de una o más realizaciones se exponen en los dibujos adjuntos y en la siguiente descripción. Otras características, objetos y ventajas se pondrán de manifiesto a partir de la descripción y los dibujos, así como de las reivindicaciones.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista parcial, parcialmente esquemática, en sección axial longitudinal central de un rodamiento electromagnético en un compresor.

La figura 2 es una vista de sección transversal del rodamiento tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1.

La figura 3 es una vista de sección transversal del rodamiento tomada a lo largo de la línea 3-3 de la figura 1.

La figura 4 es una vista de sección transversal del rodamiento tomada a lo largo de la línea 4-4 de la figura 1.

La figura 5 es un diagrama de flujo magnético mediano en sección longitudinal central esquemático que muestra el flujo de imán permanente.

La figura 6 es un diagrama de flujo magnético mediano en sección longitudinal central esquemático que muestra un flujo combinado de imán permanente y electroimán.

La figura 7 es una vista esquemática de un amplificador de puente H utilizado para alimentar una o más bobinas. Los números de referencia y las designaciones similares en los diversos dibujos indican elementos semejantes. Descripción detallada

La figura 1 muestra un rodamiento homopolar axial 20 que tiene un rotor 22 y un estátor 24. El estátor tiene un eje longitudinal central 500. El rotor tiene un eje longitudinal central 502. Los ejes 500 y 502 son nominalmente normalmente coincidentes; sin embargo, el rodamiento puede absorber ligeras desviaciones del eje del rotor con respecto al eje del estátor. El rodamiento magnético se puede utilizar en una turbomáquina (por ejemplo, un compresor) en donde el estátor está montado o integrado de otro modo con) un alojamiento o carcasa del compresor y el rotor está montado en (o integrado de otro modo con) un eje del compresor. Un plano central transversal del estátor se muestra como 510 y el plano central transversal del rotor normalmente coincidente se muestra como 512. Con fines de ilustración esquemática, el alojamiento o la carcasa se muestra como 26 y el eje se muestra como 28. Los compresores ilustrativos son los compresores centrífugos.

El rodamiento se extiende desde un primer extremo 30 hasta un segundo extremo 32. El estátor incluye varias bobinas (por ejemplo, devanados de alambre metálico). Tal y como se analiza más adelante, el rodamiento ilustrativo es un rodamiento puramente radial y no un rodamiento axial o de empuje. Las implementaciones alternativas pueden integrarse con características de rodamientos axiales. Además, la realización ilustrativa es mecánicamente una simétrica de extremo a extremo alrededor del plano central 510, 512. Tal y como se analiza más adelante, puede haber versiones más complejas que podrían ser tremendamente simétricas mecánicamente y también pueden ser tremendamente simétricas eléctricamente (por ejemplo, la disposición general de las bobinas es simétrica) pero el devanado de las bobinas y las conexiones eléctricas pueden ser asimétricas para proporcionar el control descrito. En el rodamiento radial ilustrativo, hay cuatro bobinas radiales: dos pares ortogonales de dos bobinas diametralmente opuestas. En el marco de referencia X-Y mostrado en la figura 2, hay un par de bobinas X 34A, 34B y un par de bobinas Y 36A, 36B. La figura 2 muestra además un hueco radial local 38 entre rotor y estátor. Tal y como se analiza más adelante, en funcionamiento, el flujo magnético cruza el hueco 38 en varios lugares para ejercer una fuerza neta sobre el rotor. La activación de las bobinas X de una manera ejerce una fuerza en la dirección X positiva y la activación de las bobinas X en la forma opuesta ejerce una fuerza en la dirección X negativa. De manera similar, energizar las bobinas Y de una manera ejerce una fuerza neta en la dirección Y positiva y energizar las bobinas Y en la forma opuesta ejerce una fuerza en la dirección Y negativa. El control puede responder a los sensores de posición radial convencionales (no mostrados) integrados con o asociados de otro modo con el rodamiento. Las bobinas ilustrativas en un par dado pueden conectarse eléctricamente en serie o controlarse por separado para que las corrientes a través de ellas creen un campo de control radial que se opone o ayuda a un campo de polarización de CC (analizado a continuación).

El estátor comprende un devanado exterior circunferencial 50 (figura 1) y un devanado interior circunferencial 52 espaciados coaxialmente radialmente entre sí por un espaciado radial 54. Tal y como se analiza más adelante, los devanados 50 y 52 pueden estar configurados para pasar corrientes en direcciones circunferenciales opuestas entre sí, como por ejemplo en la dirección de devanado. En el ejemplo ilustrado, los devanados están eléctricamente en serie y pueden estar formados por un solo alambre o haz de alambres que se extienden entre los terminales 56 y 58. En la configuración ilustrativa, una sección 60 de alambre se extiende entre el devanado interior 52 y el terminal 56 y una sección 62 de alambre se extiende entre el devanado exterior y el terminal 58. Un segmento 64 de alambre se extiende radialmente por el hueco/espaciado 54 para conectar los dos devanados 50 y 52 en serie. De este modo, cuando se aplica una corriente 320 entre los terminales 56 y 58, pasará en una dirección circunferencial en uno de los devanados y en la dirección circunferencial opuesta en el otro de los devanados. Tal y como se analizará más adelante, esto se puede utilizar para proporcionar una desviación de referencia. En la realización ilustrativa, el devanado interior está radialmente hacia el interior de un núcleo metálico 70 (por ejemplo, acero magnético blando) y el devanado exterior está radialmente fuera del mismo. Los devanados respectivos pueden encapsularse en un encapsulador 74, 76, como un polímero moldeado, opcionalmente reforzado con fibra. Una camisa o manguito metálico 78 puede circunscribir el encapsulador 74 para facilitar el montaje en el alojamiento 26 de la turbomáquina (por ejemplo, mediante ajuste a presión, interconexión con llave, o similar).

El anillo ilustrativo 70 está formado como una pieza única de anillo completo continuo en lugar de segmentado. El anillo 70 tiene una cara de DI y una cara de DE y caras de extremo axiales opuestas. Extendiéndose radialmente hacia dentro desde la cara de DI hay una pluralidad de dientes laminados (Figura 2) 84A, 84B, 86A, 86B respectivamente asociados y rodeados por las bobinas 34A, 34B, 36A, 36B. Ejemplos de laminados (y otros laminados que se describen a continuación) son pilas axiales de placas de acero (por ejemplo, acero magnético blando o acero al silicio). El uso de laminado reduce la pérdida por remolinos en relación con un solo bloque de acero. El laminado dentro de las bobinas funciona como núcleo.

Los dientes ilustrativos tienen caras de DI y DE, caras de extremo axiales opuestas y caras de extremo circunferenciales opuestas. Las caras de DI caen a lo largo de una porción central 38-2 del hueco 38. Las porciones de DE pueden tener características de fijación para montarse en el anillo 70. Una característica de fijación ilustrativa 100 es una proyección en cola de milano en la cara del DE del diente que se acopla con una ranura en cola de milano o canal 102 en la superficie del DI del anillo. En combinación, los dientes 84A, 84B, 86A, 86B pueden estar diseñados como un segundo laminado de extremo. En algunas implementaciones, puede haber un solo segundo laminado de extremo de modo que, por ejemplo, una porción de diámetro exterior sea un anillo completo y los dientes se extiendan radialmente hacia dentro desde la misma. Dicho conjunto podría montarse en el anillo 70 mediante ajuste por contracción (por ejemplo, calentando el anillo, deslizando el laminado hacia dentro y luego enfriando el anillo). La figura 4 muestra el primer diente laminado de extremo 94A, 94B, 96A, 96B que puede formar de manera similar un primer laminado de extremo. Los primeros dientes laminados de extremo también pueden llevar bobinas radiales. Sin embargo, en esta realización ilustrativa, no hay bobinas/devanados que rodeen estos dientes. Por consiguiente, una posible variación adicional sería tener esencialmente una estructura anular completa sin dientes individuales.

Regresando a la figura 1, el rotor 22 ilustrativo comprende un núcleo metálico 144 que lleva un laminado 146 en su superficie de diámetro exterior (DE). El laminado 146 ilustrativo es de longitud completa para facilitar la fabricación. Las porciones del laminado axialmente entre los dientes pueden ser esencialmente no funcionales y podrían ser reemplazadas por acero monolítico u otro material de relleno.

La figura 5 muestra una vista esquemática en sección longitudinal centralizada a través de un par diametralmente opuesto de los segundos dientes de extremo y bobinas del rodamiento 20. Se muestran en sección dos bucles de flujo 550A, 550B. Estos se muestran esquemáticamente con una sola línea cada uno en lugar de una pluralidad de líneas cada uno como en un mapa de contorno. Además, aunque se muestra una trayectoria de línea discontinua a través de cada pila de laminado, sería una distribución de flujo a través de la pila de laminado. En la figura 5, las bobinas radiales no están energizadas, pero los devanados circunferenciales sí. De este modo, los campos de la mitad superior del dibujo son simétricos a los de la mitad inferior. En la realización ilustrativa, la corriente eléctrica de CC 530 (figura 2) se sale del plano del dibujo en la mitad superior de la hoja de la figura 7 para el bobinado interior y en el plano del dibujo en la mitad superior de la hoja para el bobinado exterior.

La figura 6 muestra los campos modificados por la polarización electromagnética de las bobinas radiales para ejercer una fuerza hacia arriba sobre el rotor, tal y como se ve en la figura 6. Específicamente, las bobinas ilustradas se energizan en una dirección tal que su flujo magnético asociado aumenta los bucles en la mitad superior de la hoja y contrarresta los bucles en la mitad inferior. Las magnitudes ilustrativas de las corrientes aplicadas son lo suficientemente significativas para que el flujo neto 550A' en la mitad inferior se invierta en dirección con respecto a la de la figura 5. De este modo, el bucle de flujo superior 550B' se muestra esquemáticamente de flujo incrementado por mayor peso de línea que en la figura 5. El efecto neto de esto es aplicar una fuerza al rotor en dirección ascendente a lo largo de la hoja.

El hardware eléctrico puede comprender un puente H tradicional para el control de la corriente en las bobinas 34A, 34B, 36A, 36B tal y como se describe en la publicación WO acabada en 775. La figura 7 muestra el suministro de CC 830 para alimentar los devanados circunferenciales y uno de varios amplificadores de puente H 840 utilizados para alimentar una o más bobinas radiales. Estos pueden ser controlados o estar integrados con el controlador 200. En un ejemplo, una única corriente continua constante pasa a través de los devanados interior y exterior por el suministro de CC 830.

Una alternativa a la conexión directa de la alimentación de CC implica un convertidor CC-CC para poder controlar la magnitud de la corriente.

En un ejemplo, cada amplificador 840 de puente H tiene una única bobina asociada y viceversa. Esto permite la alimentación independiente de las bobinas de modo que se puedan aplicar diferentes magnitudes de corriente a cada una. El amplificador 840 tiene dos patas o ramas 841 y 842 conectadas en paralelo a una fuente de tensión 844. La fuente de tensión ilustrativa 844 es una fuente de tensión de CC constante y puede ser compartida por los amplificadores de puente H de las diferentes bobinas.

Los terminales 880 y 882 de la bobina están conectados a través de ubicaciones centrales de las dos patas 841 y 842. A cada lado (alta tensión y baja tensión) de cada pata, el terminal 880, 882 está conectado a la fuente de tensión a través de la combinación en paralelo de un respectivo dispositivo de conmutación 851, 852, 853, 854 y el diodo 861, 862, 863, 864. Los dispositivos de conmutación ilustrativos son dispositivos de conmutación controlados por puerta, tales como transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) o transistores de efecto de campo de óxido metálico (MOSFET). Tal y como se ha indicado anteriormente, 880 y 882 pueden representar terminales de una bobina individual. Como alternativa, las bobinas de un par dado pueden estar en serie alimentadas por un solo amplificador de puente H de modo que el terminal 880 sea uno de los terminales de la primera bobina, el terminal 882 sea un terminal de la segunda bobina, y los otros terminales de las bobinas estén conectados entre sí.

Las realizaciones alternativas pueden tener asimetrías entre las bobinas de los dos pares respectivos o las dos bobinas de un par dado. Por ejemplo, puede ser deseable proporcionar una desviación hacia la referencia. Además, sin embargo, las realizaciones alternativas pueden tener configuraciones distintas de los dos pares (por ejemplo, tres bobinas y dientes asociados a intervalos de 120°. De manera similar, el ejemplo de realización tiene el mismo número de vueltas para el devanado interior y el devanado exterior. Sin embargo, otras realizaciones pueden tener asimetrías con más vueltas en una que en la otra.

La figura 7 muestra además un controlador 200. El controlador puede estar integrado o provisto por un controlador de la turbomáquina (por ejemplo, compresor eléctrico) como un todo o el sistema (por ejemplo, sistema de refrigeración). El controlador puede recibir entradas de usuario de un dispositivo de entrada (por ejemplo, interruptores, teclado, o similar) y sensores (no mostrados, por ejemplo, sensores de presión y sensores de temperatura en varias ubicaciones del sistema y, específicamente para el control de rodamientos, sensores de posición radial (por ejemplo, como se muestra en la publicación WO acabada en 775) y sensores de posición axial. El controlador puede estar acoplado a los sensores y componentes controlables del sistema (por ejemplo, válvulas, rodamientos, el motor del compresor, accionadores de paletas, y similares) a través de líneas de control (por ejemplo, rutas de comunicación cableadas o inalámbricas). El controlador puede incluir uno o más: procesadores; memoria (por ejemplo, para almacenar información del programa para su ejecución por parte del procesador para realizar los métodos operativos y para almacenar datos usados o generados por el programa o programas; y dispositivos de interfaz de hardware (por ejemplo, puertos) para interactuar con dispositivos de entrada/salida y componentes de sistema controlables. Un ejemplo de control es el que se divulga en la publicación WO acabada en 775.

Tal y como se ha analizado anteriormente, puede haber varias modificaciones adicionales en el estátor y/o el rotor. Un área de modificaciones involucra la disposición de los devanados interior y exterior. Por ejemplo, en sección transversal axial, se pueden utilizar otros diseños de los devanados. Para un giro más eficiente y gradual del flujo, el anillo 70 podría ser de sección longitudinal central arqueada (por ejemplo, convexo hacia fuera y cóncavo hacia dentro con las vueltas individuales de los devanados siguiendo esa forma). Sin embargo, dicha configuración puede tender a expandir radialmente el rodamiento y ser ineficaz desde el punto de vista del empaque. Otras modificaciones pueden comprometer la eficiencia eléctrica/magnética para la eficiencia del empaque. Los ejemplos de dicho sistema podrían incluir invertir la concavidad y la convexidad de modo que una porción central del anillo 70 esté rebajada radialmente hacia dentro con respecto a las porciones de extremo axiales.

Se puede hacer una variedad de otras variaciones en el rotor. Por ejemplo, la solicitud de patente de EE. UU. pendiente de aprobación n.° 62/480405, presentada el 1 de abril de 2017 divulga varios ejemplos de rotores que llevan imanes permanentes. Por consiguiente, se pueden usar imanes de rotor similares para aumentar el flujo inducido por CC de referencia de la figura 5. De manera similar, se puede proporcionar un refuerzo de imán permanente en el estátor, por ejemplo, colocando un anillo magnético permanente polarizado axialmente dentro del espaciado radial entre las bobinas interiores y exteriores (por ejemplo, ocupando un canal circunferencial en el anillo 70).

En comparación con diferentes rodamientos alternativos de la técnica anterior, varias implementaciones pueden tener una o más de varias ventajas. Los devanados de CC y los imanes añadidos proporcionan un aumento de flujo adicional. Por ejemplo, en varias realizaciones, este impulso puede permitir el uso de imanes de tierras no raras o, tal y como se ilustra en la figura 1, evitar todos los imanes permanentes. En particular, evitar los imanes de tierras raras limita el coste. Esto reduce los costes. Los imanes de tierras raras se caracterizan por imanes que utilizan elementos de tierras raras como el disprosio, terbio, europio, neodimio, samario e itrio. Los contenidos combinados de esos elementos serán típicamente al menos 10,0 % en peso (por ejemplo, 10,0 % a 50,0 %) o al menos 20,0 %. El neodimio es típicamente el elemento clave en la clase principal de imanes de tierras raras (imanes de neodimio), por tanto, los imanes que no son de tierras raras pueden tener menos del 10,0 % en peso de este elemento en particular. Otra clase son los imanes de samario-cobalto (por ejemplo, típicamente entre un 15 % y un 45 % de samario en peso). De este modo, en imanes de tierras no raras, el samario también puede estar por debajo del 15,0 % o del 10,0 % en peso. Los imanes de tierras no raras ilustrativos son los imanes de ferrita/cerámica, alnico, bismuto de manganeso, nitruro de hierro y similares. Sin embargo, otras realizaciones pueden usar imanes de tierras raras o combinaciones.

El uso de "primero", "segundo" y similares en la descripción y las siguientes reivindicaciones es para diferenciación dentro según la reivindicación solamente y no indica necesariamente una importancia relativa o absoluta o un orden temporal. De manera similar, la identificación en una reivindicación de un elemento como "primero" (o similar) no impide que tal "primer" elemento identifique un elemento al que se hace referencia como "segundo" (o similar) en otra reivindicación o en la descripción.

Se han descrito una o más realizaciones. No obstante, se entenderá que pueden realizarse diversas modificaciones.

Por ejemplo, cuando se aplican a un sistema básico existente, los detalles de dicha configuración o su uso asociado pueden influir en los detalles de implementaciones particulares. Por consiguiente, otras implementaciones están dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un rodamiento magnético (20) que comprende:

un rotor (22) que se soporta para girar alrededor de un eje (502); y

un estátor (24) que se extiende desde un primer extremo (30) hasta un segundo extremo (32) y que comprende: un devanado exterior circunferencial (50);

un devanado interior circunferencial (52);

un espaciado radial (54) entre el devanado interior y el devanado exterior; y

caracterizado por

una pluralidad de dientes laminados (84A, 84B, 86A, 86B); y

una pluralidad de devanados radiales (34A, 34B, 36A, 36b ) que rodean respectivamente un diente asociado respectivo de la pluralidad de dientes; y

una pluralidad de trayectorias de flujo magnético asociadas respectivamente con la pluralidad de devanados radiales y que pasan:

radialmente a través del devanado asociado;

axialmente a través del espaciado radial;

radialmente desde el espaciado radial al rotor; y

axialmente a lo largo del rotor.

2. El rodamiento magnético según la reivindicación 1, que comprende, además, un núcleo metálico (70) entre el devanado interior y el devanado exterior.

3. El rodamiento magnético según la reivindicación 1, que comprende, además, uno o más laminados adicionales (94A, 94B, 96A, 96B), el devanado interior axialmente entre los laminados adicionales y la pluralidad de dientes laminados.

4. El rodamiento magnético según la reivindicación 1, en donde:

el devanado interior y el devanado exterior están conectados en serie para hacer pasar la corriente (530) en direcciones circunferenciales opuestas.

5. El rodamiento magnético según la reivindicación 1, en donde el rodamiento no tiene imanes permanentes.

6. El rodamiento magnético según la reivindicación 1 que es un rodamiento sin empuje.

7. El rodamiento magnético según la reivindicación 1 que comprende, además:

una fuente de alimentación de CC (830) conectada al devanado interior y al devanado exterior.

8. El rodamiento magnético según la reivindicación 7 que comprende, además:

una pluralidad de amplificadores de puente H (840) acoplados a la pluralidad de devanados radiales.

9. Un método para usar el rodamiento magnético según la reivindicación 1, comprendiendo el método hacer pasar corriente a través de:

la pluralidad de devanados radiales,

para:

controlar la posición radial del rotor.

10. El método según la reivindicación 9, en donde:

la pluralidad de devanados radiales comprende un primer par de devanados diametralmente opuestos y un segundo par de devanados diametralmente opuestos ortogonales al primer par de devanados.

11. El método según la reivindicación 10, en donde:

cada uno de los pares primero y segundo de devanados está alimentado por un respectivo amplificador de puente H asociado.

12. El método según la reivindicación 10 que comprende, además:

hacer pasar corriente (530) a través del devanado interior y el devanado exterior para producir un flujo magnético (550A, 550B).

13. El método según la reivindicación 12, en donde:

hacer pasar corriente a través del devanado interior y el devanado exterior comprende hacer pasar una sola corriente en direcciones circunferenciales opuestas.

14. El método según la reivindicación 12, en donde:

hacer pasar la corriente comprende:

hacer pasar corriente a través de un devanado del primer par de devanados para aumentar el flujo magnético mientras se hace pasar corriente a través del otro devanado del primer par de devanados para contrarrestar el flujo magnético.

15. Una máquina que comprende un rodamiento de acuerdo con la reivindicación 1.