ITBZ20120003A1

ITBZ20120003A1 - FLUID DYNAMIC MACHINE WITH MAGNETIC COUPLING.

Info

Publication number: ITBZ20120003A1
Application number: IT000003A
Authority: IT
Inventors: Joerg Lingg
Original assignee: Joerg Lingg
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2013-08-01

Description

Titolo: "Macchina fluidodinamica ad accoppiamento magnetico" Title: "Magnetic coupling fluid dynamics machine"

L'invenzione si riferisce a una macchina fluidodinamica ad accoppiamento magnetico. The invention relates to a magnetic coupling fluid dynamics machine.

Lo scopo della presente invenzione è di realizzare una macchina fluidodinamica ad accoppiamento geometrico che induce mediante un campo magnetico una corrente o che viene azionata mediante un campo magnetico esterno. Innoltre detta turbina è supportata magneticamente in modo da evitare eventuali contatti fra gli elementi meccanici interni e quelli esterni riducendo notevolmente l’usura e altri danneggiamenti causati da detto contatto. The object of the present invention is to provide a geometrically coupled fluid-dynamic machine which induces a current by means of a magnetic field or which is driven by an external magnetic field. Furthermore, said turbine is magnetically supported in order to avoid any contact between the internal and external mechanical elements, considerably reducing wear and other damage caused by said contact.

Il documento US 12095919 descrive un dispositivo di cuscinetti magnetici, che comprende: un albero principale, una piastra di spinta flangiata coassiale montata sull'albero principale in modo da estendersi perpendicolare all'albero principale e fatta di un materiale ferromagnetico, una unità di cuscinetti volventi per sostenere un carico radiale e un campo magnetico da cuscinetto per supportare un carico assiale e /o un precarico; un elettromagnete montato in un alloggiamento dell’alberoo in modo da contrastare la piastra di spinta in modo che ci sia contatto con la base, un sensore per la rilevazione di una forza assiale agente sull'albero principale, un controller per il controllo in risposta ad una uscita dal sensore e su un lato della piastra di spinta, in cui una rigidezza di una molla composita costituita dall'unità di cuscinetti volventi e di un sistema di supporto per l'unità dei cuscinetti volventi è superiore a una rigidezza negativa dell’elettromagnete. US 12095919 discloses a magnetic bearing device, which comprises: a main shaft, a coaxial flanged thrust plate mounted on the main shaft to extend perpendicular to the main shaft and made of a ferromagnetic material, a rolling bearing unit to support a radial load and a bearing magnetic field to support an axial load and / or a preload; an electromagnet mounted in a shaft housing or so as to oppose the thrust plate so that there is contact with the base, a sensor for detecting an axial force acting on the main shaft, a controller for controlling in response to an output from the sensor and on one side of the thrust plate, in which a stiffness of a composite spring consisting of the rolling bearing unit and a support system for the rolling bearing unit is greater than a negative stiffness of the electromagnet .

In questo dispositivo viene utilizzato soltanto per una parte del supporto per l'albero un sistema a supporto magnetico. Lo scopo della presente invenzione viene raggiunto mediante una macchina fluidodinamica comprendente almeno un albero motore, su detto albero motore essendo disposta una serie di pale vincolate a detto albero, un corpo cavo accogliente detto albero con dette pale, e ognuna di dette pale comprendendo almeno tre magneti di cui almeno due sono disposti sul lato superiore e inferiore delle pale, ed uno centralmente in dette pale e detto corpo cavo esterno comprendendo magneti e detti magneti del corpo cavo esterno essendo posizionati rispettivamente opposti a detti magneti nelle pale in modo che detti magneti posizionati sul lato superiore e inferiore delle pale e detti magneti posizionati opposti a quest'ultimi formino campi magnetici in modo da respingersi a vicenda ed evitino un contatto fra le pale e il corpo cavo esterno e detto corpo cavo presentando magneti posizionati contrapposti ai magneti centrali in modo da indurre una corrente o in modo da applicare una forza su detti magneti centrali. In this device, a magnetic support system is used for only part of the shaft support. The object of the present invention is achieved by means of a fluid-dynamic machine comprising at least one drive shaft, on said drive shaft being a series of blades constrained to said shaft, a hollow body accommodating said shaft with said blades, and each of said blades comprising at least three magnets of which at least two are arranged on the upper and lower side of the blades, and one centrally in said blades and said external hollow body comprising magnets and said external hollow body magnets being respectively positioned opposite to said magnets in the blades so that said magnets positioned on the upper and lower side of the blades and said magnets positioned opposite to the latter form magnetic fields so as to repel each other and avoid contact between the blades and the external hollow body and said hollow body by presenting magnets positioned opposite to the central magnets so to induce a current or to apply a force on said magnets central.

In una forma di realizzazione preferita i magneti disposti esternamente sulle pale sono inclinati a 45° rispetto alla parete della cassa. In a preferred embodiment, the magnets arranged externally on the blades are inclined at 45 ° with respect to the wall of the case.

Ulteriori caratteristiche e varianti risultano dalle rivendicazioni e dalla seguente descrizione di alcune forme di realizzazione preferite, rappresentate nei disegni allegati, in cui mostrano, la Figura 1 mostra una sezione della macchina fluidodinamica Further characteristics and variants result from the claims and from the following description of some preferred embodiments, represented in the attached drawings, in which they show, Figure 1 shows a section of the fluid dynamics machine

la Figura 2 mostra una vista prospettica della macchina fluidodinamica Figure 2 shows a perspective view of the fluid dynamics machine

la Figura 3 una sezione vista dall'alto della macchina fluidodinamica Figure 3 is a top view section of the fluid dynamics machine

la Figura 4 una vista dell'alto della macchina fluidodinamica, la Figura 5 mostra una sezione della Figura 4, Figure 4 is a top view of the fluid dynamics machine, Figure 5 shows a section of Figure 4,

la Figura 6 una vista dell'alto della macchina fluidodinamica, Figure 6 is a top view of the fluid dynamics machine,

la Figura 7 mostra una sezione della Figura 6. Figure 7 shows a section of Figure 6.

Con il numero di riferimento 1 è indicata la macchina fluidodinamica nel suo insieme. Detta macchina comprende un corpo 2. Detto corpo 2 comprende un albero 3 sul quale sono vincolate una serie di pale 6. Questo albero 3 e dette pale sono disposti all'interno di un corpo cavo 5. Questo corpo cavo esterno 5 comprende due aperture 10 e 11 per il passaggio di un fluido. The reference number 1 indicates the fluid dynamic machine as a whole. Said machine comprises a body 2. Said body 2 comprises a shaft 3 on which a series of blades 6 are constrained. This shaft 3 and said blades are arranged inside a hollow body 5. This external hollow body 5 comprises two openings 10 and 11 for the passage of a fluid.

All'interno di almeno una pala 6 sulla estremità opposta all'articolazione all'albero 3 si trovano almeno tre magneti 12 Questi magneti sono posizionati uno sul lato superiore della pala, uno sul lato inferiore delle pala e uno centralmente nella pala. Inside at least one blade 6 on the end opposite the joint to the shaft 3 there are at least three magnets 12 These magnets are positioned one on the upper side of the blade, one on the lower side of the blade and one centrally in the blade.

Il magnete superiore e inferiore sono posizionati a circa 45° rispetto all'asse dell'albero. Il magnete centrale è disposto parallelo l'asse dell'albero. Nel corpo cavo esterno 5 sono disposti magneti 13 contrapposti ai magneti interni. I due magneti disposti nelle estremità delle pale e i loro magneti contrapposti hanno lo scopo di creare un campo magnetico contrapposto in modo da creare una contro-spinta per mantenere le pale e l'albero galleggiante e creare un cuscinetto magnetico. Lo scopo del magnete centrale è o di indurre una corrente nel suo corrispettivo esterno o di applicare una forza alla pala in modo da muoverla. In questo modo la macchina può fungere sia da generatrice di corrente sia come macchina azionatrice. The top and bottom magnets are positioned at approximately 45 ° to the shaft axis. The central magnet is arranged parallel to the shaft axis. In the external hollow body 5 magnets 13 are arranged opposite to the internal magnets. The two magnets arranged in the ends of the blades and their opposing magnets have the purpose of creating an opposing magnetic field in order to create a counter-thrust to keep the blades and shaft floating and create a magnetic bearing. The purpose of the central magnet is either to induce a current in its external counterpart or to apply a force to the blade in order to move it. In this way the machine can act both as a current generator and as a driving machine.

Il cuscinetto magnetico permette la riduzione di frizioni e perciò un miglior rendimento. The magnetic bearing allows the reduction of frictions and therefore a better efficiency.

In una forma di realizzazione preferita in ogni pala sono disposti magneti. In a preferred embodiment magnets are arranged in each blade.

In una ulteriore forma di realizzazione preferita i magneti del dispositivo nel corpo esterno formano un anello superiore e un anello inferiore. In questo modo viene garantito un campo magnetico continuo. In a further preferred embodiment, the device magnets in the outer body form an upper ring and a lower ring. This ensures a continuous magnetic field.

Il dispositivo secondo l'invenzione si adatta particolarmente bene ad essere impiegato in un ventilatore. Siccome la girante della macchina fluidodinamica non causa rumore durante il funzionamento è particolarmente silenzioso. Poiché il peso delle giranti di un ventilatore non è particolarmente grande, non serve un eccessiva forza di azionamento per il ventilatore. The device according to the invention is particularly well suited for use in a fan. Since the impeller of the fluid dynamics machine does not cause noise during operation it is particularly quiet. Since the weight of the impellers of a fan is not particularly large, excessive driving force is not required for the fan.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Fluid-dynamic machine (1) comprising at least one driving shaft (3), on said driving shaft (3) being arranged a series of blades (6) constrained to said shaft, a hollow body (2) accommodating said shaft with said blades, characterized in that each of said blades (6) comprises at least three magnets (12) of which at least two are arranged on the upper and lower side of the blades, and one centrally in said blades, that said external hollow body comprises magnets (13) and that said magnets of the external hollow body are respectively positioned opposite to said magnets in the blades (6) so that said magnets positioned on the upper and lower side of the blades and said magnets positioned opposite to the latter form magnetic fields so as to repel each other and avoid contact between the blades and the external hollow body and that said hollow body has magnets positioned opposite to the central magnets so as to induce a current or so as to apply a force on said magnets you central.

2. Fluid-dynamic machine according to claim 1, characterized that said magnets (12) arranged externally to the blades are inclined at 45 ° respectively to the axis of the shaft.

3. Fluid-dynamic machine according to claim 1 or 2, characterized in that said magnets (13) arranged in the hollow body (2) form the buffer field and are respectively formed by a single annular magnet.