JPH10512435A - 磁気的に取付けられた制振はずみ車 - Google Patents

磁気的に取付けられた制振はずみ車

Info

Publication number
JPH10512435A
JPH10512435A JP8528086A JP52808696A JPH10512435A JP H10512435 A JPH10512435 A JP H10512435A JP 8528086 A JP8528086 A JP 8528086A JP 52808696 A JP52808696 A JP 52808696A JP H10512435 A JPH10512435 A JP H10512435A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flywheel
power generator
rotor
stator
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8528086A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3058451B2 (ja
Inventor
ビヒラー,ウド
エッカルト,トーマス
Original Assignee
テルディクス ゲーエムベーハー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by テルディクス ゲーエムベーハー filed Critical テルディクス ゲーエムベーハー
Publication of JPH10512435A publication Critical patent/JPH10512435A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3058451B2 publication Critical patent/JP3058451B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08Structural association with bearings
    • H02K7/09Structural association with bearings with magnetic bearings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/24Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
    • B64G1/28Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using inertia or gyro effect
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/24Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
    • B64G1/32Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using earth's magnetic field
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/24Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
    • B64G1/36Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using sensors, e.g. sun-sensors, horizon sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0474Active magnetic bearings for rotary movement
    • F16C32/0493Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/30Flywheels
    • F16F15/315Flywheels characterised by their supporting arrangement, e.g. mountings, cages, securing inertia member to shaft
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/02Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels
    • H02K7/025Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels for power storage
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00Articles relating to transporting
    • F16C2326/47Cosmonautic vehicles, i.e. bearings adapted for use in outer-space
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2361/00Apparatus or articles in engineering in general
    • F16C2361/55Flywheel systems
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 磁気的に取付けられた制振はずみ車において、半径方向駆動および横方向変位のための動力発生装置(M1,M2)と、対応する制御センサ(SE1,…,SE4)とが車輪ボスに配置されている。これによって、車輪の回転範囲に不都合な影響を及ぼすことなく、寄生振動を徹底的に抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 磁気的に取付けられた制振はずみ車 本発明は、軸方向の長さに比べて半径方向の長さの方が長い、磁気的に取付け られた制振はずみ車に関する。 従来技術 ドイツ特許出願DE 32 43 641 A1は、軸方向の長さに比べて半 径方向の長さの方が長い、磁気的に取付けられた位置の安定化が可能なはずみ車 を開示している。この場合、はずみ車の半径方向駆動のために、電気力学的法則 に従って動作する動力発生装置が設けられている。モータ駆動のために、ロータ は車輪の下側にギャップを有し、該ギャップ内部を、ステータに固定されたモー タ巻線が貫通する。さらにまた、車輪の回転軸の軸方向変位と半径方向変位のた めの、また傾斜モーメントを発生するための、動力発生装置が同様に設けられる 。動力発生装置は、調節装置を介して適当なセンサと連結されており、全部で5 つの自由度において位置安定化を行うことができる。ドイツ特許出願DE 38 19 205 A1は、ロータの外周に設けられた電気力学的法則に従う動力 発生装置によって、半径方向に駆動可能なはずみ車を開示している。傾斜モーメ ントを発生するために、はずみ車の外周に電気力学的法則に従う動力発生装置が 同様に設けられている。この目的のために、ロータの外周には2つの永久磁石を 受容する環状溝が設けられ、該2つの永久磁石は一方が他方の上方に配置され、 反対の磁性を有する。この環状溝内に、ステータに固定された4つのコイルが内 設され、永久磁石の磁束がこの4つのコイルを通過する。傾斜モーメントおよび 軸方向の力を発生させるために、これらの4つのコイル内の電流の方向は切換え 可能となっている。位置を安定させるために必要なセンサは、調節装置を介して 、対応する動力発生装置に連結される。 発明の効果 横方向変位用動力発生装置および対応するセンサを、車輪ボスの領域に収容す ることによって、特に半径方向駆動のための動力発生装置もはずみ車の車輪ボス に収容されている場合において、不要な振動の充分な抑制が達成される。不要な 振動およびそれらの高調波は効果的に抑制される。さらに、そのような方法によ って生みだされた共振現象がセンサの動作を妨害することはあり得ない。 機械的な変動が動力に変換される電磁動力発生装置とは対照的に、本発明で使 用される電気力学的法則に従う動力発生装置では、望ましくない振動を発生する ことが少ないため、センサ稼動時に妨害信号を発生することも少ない。電磁動力 発生装置の使用は、ロータとステータの間に有利な質量配分をもたらす。 周期的に発生する妨害モーメントは効果的に補償されることができる。 半径方向駆動装置を車輪ボス内に転置することにより、比較的小さなモータコ イルを使用する場合でもはずみ車の回転範囲が充分に大きくなる。 図面 本発明の説明的実施形態を図面を、参照して詳細に説明する。 図1aは、本発明に従う磁気軸受を備えるはずみ車の断面を示し、 図1bは、並進運動用センサを備える車輪ボス領域の図であり、 図2は、並進運動検出用センサ装置の図である。 発明の説明 図面に示したはずみ車は、実質的に閉じられた円盤状の中空体Hとして設計さ れる車輪ボスと、スポークと、環状溝(N)が設けられ、はずみ車の主質量を成 す外側ホイールリムRKとを有する。同様に円盤状に設計されるステータSは、 ハウジング上に取付けられた中心軸に固定される。ロータRとステータSの回転 軸(スピン軸)は同一である。はずみ車の半径方向駆動用動力発生装置M1のコ イル(モータコイル)w1は、車輪ボス内部に配置されたステータS上に配置さ れ、特に好適にはステータ円板Sの外周に該ステータ円板Sの広がり方向に垂直 な面において配置される。付随する永久磁石P1(モータ磁石)は、中空体Hの 内表面の、実質的に車輪軸に平行に伸びる壁上に取付けられる。これらの永久磁 石は交番の極性を有する。モータ装置は、電子整流能を備える空心直流モータを 含む。該モータ装置は、ロータが回転している場合でも精確な整流を保証する。 低速のときには、電子駆動装置は、整流調節用の、簡単な“うず電流”センサ装 置からロータの位置が得られる。高速(200rpm以上)のときには、整流は モータ巻線内の電圧逆起電力(voltage-back EMF)から得られる。 はずみ車の回転軸の半径方向変位用動力発生装置M2は、車輪ボスの内部空間 に同様に設置される。該動力発生装置もまた同様に電気力学的法則に従って動作 する。円盤状のステータS上に2本の環状巻線w21およびw22(半径方向ア クチュエータコイル)が互いに並んで設置される。付随する環状に設計された永 久磁石P2,P3は中空体Hの円板内表面上に配置され、該永久磁石P2,P3 はそれぞれステータS内に配置された巻線w21,w22の下方または上方の領 域に配置される。トロイダル磁束が図式的に示されている。結果としてx方向に 力が作用する。 軸方向変位用動力発生装置M3も同様に電気力学的法則に従って動作する。該 動力発生装置M3はロータRの車輪の外周において、外側車輪リム(ロータリム )内の軸方向(y方向)に伸びる環状溝N内部に配置される。環状溝Nの外向き の壁には、2つのループ型永久磁石(上方および下方の磁石リム)が配置され、 該2つの永久磁石は、一方が他方のy方向上方に設置され、同じ方向性をもつ極 (単極の極)を有する。該永久磁石は、軸方向および傾斜モーメント動力発生装 置のために一様な環状の磁場を与える。動力発生装置M3のためのコイルw31 およびw32は、一方が他方の上方に配置されるような環状巻線としてさらに別 のステータS1上に設置され、該ステータS1はハウジングを介してステータS に固定的に連結されている。その結果、図式的に示したトロイダル磁束が生じ、 該磁束はy方向に力作用を発生する。 傾斜モーメントを発生するために4つの巻線を備える動力発生装置M4(図示 せず)が設けられ、該4つの巻線は溝N内に配置され、エポキシド樹脂に埋め込 まれ、1つの円のうちの90°の扇形にそれぞれが広がっている。これらの巻線 の幾何学的配置に関する詳細は、ドイツ特許DE 32 40 809 C2の 中に、特に図6bの中に含まれている。傾斜モーメントは、個々に対向する巻線 を逆位相電流によって励磁することによって発生させる。 上述の自由度においてはずみ車の運動を検出するための、図1bにのみ示され ているセンサSE1,…,SE4は、位置安定化のための調節装置RS(図示せ ず)を介して、対応する動力発生装置M1〜M4に接続されている。そのような 位置安定化のための調節装置の詳細は、たとえばドイツ特許DE 32 40 809 C2またはドイツ特許出願DE 38 19 205 A1から推測さ れるであろう。 全部で3つのセンサ装置が設けられる。すなわち、傾斜センサ装置は、それぞ れ2つのコイル機構を備えた2つの傾斜センサ(傾斜センサコイル)を有する。 センサコイルはハウジングに固定されており、詳細にはロータリムの外周にある 溝N内で互いに対向している。対応するセンサコイル間の差が傾斜位置を提供す る。傾斜モーメントM4のための動力発生装置の付近に傾斜センサを固定するこ とによって、妨害作用にほとんど影響されない調節が達成される。 並進センサ装置は、車輪ボス上方の4つのセンサコイルと、車輪ボス下方の4 つのセンサコイルSE1,…,SE4(図1bおよび2)とを有する。センサS E1,…,SE4の基準面は、車輪ボスロータハウジングHの上面および/また は下面にある歯付きリムを含む。図2に従うセンサコイル(xセンサコイル)は 、好適にはステータSにしっかりと固定され、したがってステータSとロータR の間の半径方向の距離の差を求めることができる。これらのセンサを車輪ボス領 域に精確に配置することによって、ロータの外周にセンサを有した装置の場合よ りも精確に運動を検出すること(妨害振動の能動抑制)ができる。傾斜運動によ って、車輪ボス領域における並進運動が妨害されることは少ない。 コイル出力信号を評価することによって、すべての並進自由度を検出すること ができる。 軸方向の位置は、ロータの上方および下方に固定されたxコイルおよびyコイ ルにおいて誘導される電圧を比較することによって決定される。 さらに、低速での整流のために、静的センサ(図示せず)が設けられる。いず れのセンサの場合も、構成を簡単にすることができ、動作の信頼性が高いという 理由から“うず電流”原理を用いたものが好適に用いられる。 電気的特性と機械的特性とが適切に選択されていれば、高い帯域幅を持ち充分 に線形である。センサはすべて、ドリフト効果を避けるために差動原理に従って 動作する。 ロータの車輪リムは、内表面に設置されるさらに別の環状溝N1を有し、該環 状溝N1はアルミニウムから成り、傾斜センサ装置の一部を成している。付随す るコイル(傾斜センサコイル)は、ステータS1上に取付けられ、環状溝N1内 に突出する。 磁気軸受の機能が停止したとき、すなわち電力の供給が停止したときに作動す る玉軸受が2つ、いずれの場合においてもステータSの軸とロータRの車輪ボス の間に設けられている(非常用軸受)。 上述のはずみ車は+/−4°の回転範囲をもつ。したがって、該はずみ車は、 理論上は通信衛星のためのジャイロスコープ作動装置として適している。トルク の軸方向の調節に加えて、ロータは、回転軸とは一致しない傾斜軸の方向に、ハ ウジングに関して回転させることができる(バーニヤジンバリング:verniergim balling)。さらに、ロータの傾斜(tilting)は、外部の妨害モーメントを補償 するための、または、衛星に乗せられた回転中の構造物、たとえばアンテナアラ イメントなどの運動を変えるための横モーメントの貯蔵に利用することができる 。 衛星のバス電圧が不足した場合、自己補給のためのエネルギ、また最低でも1 500rpmの安定した軸受のためのエネルギを与えるために、モータは自動的 に発電機モードに切換えることができる。それ以下のレベルでは、起電力EMF が小さくなりすぎて電気系統に供給するのに充分なエネルギを生みだすことがで きない。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1997年2月12日 【補正内容】 明細書 本発明は、軸方向の長さに比べて半径方向の長さの方が長い、磁気的に取付け られた制振はずみ車に関する。 従来技術 ドイツ特許出願DE 32 43 641 A1は、軸方向の長さに比べて半 径方向の長さの方が長い、磁気的に取付けられた位置の安定化が可能なはずみ車 を開示している。この場合、はずみ車の回転駆動のために、電気力学的法則に従 って動作する動力発生装置が設けられている。モータ駆動のために、ロータは車 輪の下側にギャップを有し、該ギャップ内部を、ステータに固定されたモータ巻 線が貫通する。さらにまた、車輪の回転軸の軸方向変位と半径方向変位のための 、また傾斜モーメントを発生するための、動力発生装置が同様に設けられる。動 力発生装置は、調節装置を介して適当なセンサと連結されており、全部で5つの 自由度において位置安定化を行うことができる。ドイツ特許出願DE 38 1 9 205 A1は、ロータの外周に設けられた電気力学的法則に従う動力発生 装置によって、半径方向に駆動可能なはずみ車を開示している。傾斜モーメント を発生するために、はずみ車の外周に電気力学的法則に従う動力発生装置が同様 に設けられている。この目的のために、ロータの外周には2つの永久磁石を受容 する環状溝が設けられ、該2つの永久磁石は一方が他方の上方に配置され、反対 の磁性を有する。この環状溝内に、ステータに固定された4つのコイルが内設さ れ、永久磁石の磁束がこの4つのコイルを通過する。傾斜モーメントおよび軸方 向の力を発生させるために、これらの4つのコイル内の電流の方向は切換え可能 となっている。位置を安定させるために必要なセンサは、調節装置を介して、対 応する動力発生装置に連結される。 欧州特許出願EP0,130,541A1は、ロータとステータとを含む電磁 的に取付けられたはずみ車を開示している。ロータは磁気軸受によって保持され ている。 図面 本発明の説明的実施形態を図面を、参照して詳細に説明する。 図1aは、本発明に従う磁気軸受を備えるはずみ車の断面を示し、 図1bは、並進運動用センサを備える車輪ボス領域の図であり、 図2は、並進運動検出用センサ装置の図である。 発明の説明 図面に示したはずみ車は、実質的に閉じられた円盤状の中空体Hとして設計さ れる車輪ボスと、スポークと、環状溝Nが設けられ、はずみ車の主質量を成す外 側ホイールリムRKとを有する。同様に円盤状に設計されるステータSは、ハウ ジング上に取付けられた中心軸に固定される。ロータRとステータSの回転軸は 同一である。はずみ車の回転駆動用動力発生装置M1のコイルw1は、車輪ボス 内部に配置されたステータS上に配置され、特に好適にはステータ円板Sの外周 に該ステータ円板Sの広がり方向に垂直な面において配置される。付随する永久 磁石P1は、中空体Hの内表面の、実質的に車輪軸に平行に伸びる壁上に取付け られる。これらの永久磁石は交番の極性を有する。モータ装置は、電子整流能を 備える空心直流モータを含む。低速のときには、電子駆動装置は、整流用の、簡 単なうず電流センサ装置からロータの位置が得られる。高速(200rpm以上 )のときには、整流はモータ巻線内の電圧逆起電力(voltage-back EMF)から得 られる。該モータ装置は、ロータが回転している場合でも精確な整流を保証する 。 さらに、低速での整流のために、静的センサ(図示せず)が設けられる。いず れのセンサの場合も、構成を簡単にすることができ、動作の信頼性が高いという 理由からうず電流原理を用いたものが好適に用いられる。 電気的特性と機械的特性とが適切に選択されていれば、高い帯域幅を持ち充分 に線形である。センサはすべて、ドリフト効果を避けるために差動原理に従って 動作する。 ロータの車輪リムは、内表面に設置されるさらに別の環状溝N1を有し、該環 状溝N1はアルミニウムから成り、傾斜センサ装置の一部を成している。付随す るコイルは、ステータS1上に取付けられ、環状溝N1内に突出する。 磁気軸受の機能が停止したとき、すなわち電力の供給が停止したときに作動す る玉軸受が2つ、いずれの場合においてもステータSの軸とロータRの車輪ボス の間に設けられている。 上述のはずみ車は+/−4°の回転範囲をもつ。したがって、該はずみ車は、 理論上は通信衛星のためのジャイロスコープ作動装置として適している。すなわ ちロータは、回転軸とは一致しない傾斜軸の方向に、ハウジングに関して回転さ せることができる。さらに、ロータの傾斜(tilting)は、外部の妨害モーメン トを補償するための、または、衛星に乗せられた回転中の構造物、たとえばアン テナアライメントなどの運動を変えるための横モーメントの貯蔵に利用すること ができる。 衛星のバス電圧が不足した場合、自己補給のためのエネルギ、また最低でも1 500rpmの安定した軸受のためのエネルギを与えるために、モータは自動的 に発電機モードに切換えることができる。それ以下のレベルでは、起電力EMF が小さくなりすぎて電気系統に供給するのに充分なエネルギを生みだすことがで きない。 【図1】 【図2】 【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1997年5月2日 【補正内容】 該磁気軸受は、互いに対向して配置され磁気材料から成る2つの環状ディスクを 含み、該2つの環状ディスクは環状溝を形成する。装置はさらに、環状溝の周囲 に沿った複数の異なる位置に、磁束密度を変えることのできる複数の電磁石を含 んでいる。該磁気軸受は、はずみ車の外周に配置されるはずみ車の質量に直接的 に作用する。回転駆動のために設けられるブラシレスモータは、はずみ車のボス の外側に取付けられている。 発明の効果 半径方向変位用動力発生装置および対応するセンサを、車輪ボスの領域に収容 することによって、特に半径方向駆動のための動力発生装置もはずみ車の車輪ボ スに収容されている場合において、不要な振動の充分な抑制が達成される。不要 な振動およびそれらの高調波は効果的に抑制される。さらに、そのような方法に よって生みだされた共振現象がセンサの動作を妨害することはあり得ない。 機械的な変動が動力に変換される電磁動力発生装置とは対照的に、本発明で使 用される電気力学的法則に従う動力発生装置では、望ましくない振動を発生する ことが少ない。電気力学的動力発生装置の使用は、ロータとステータの間に有利 な質量配分をもたらす。 回転駆動装置を車輪ボス内に転置することにより、比較的小さなモータコイル を使用する場合でもはずみ車の回転範囲が充分に大きくなる。 はずみ車の回転軸の半径方向変位用動力発生装置M2は、車輪ボスの内部空間 に同様に設置される。該動力発生装置もまた同様に電気力学的法則に従って動作 する。円盤状のステータS上に2本の環状巻線w21およびw22が互いに並ん で設置される。付随する環状に設計された永久磁石P2,P3は中空体Hの円板 内表面上に配置され、該永久磁石P2,P3はそれぞれステータS内に配置され た巻線w21,w22の下方または上方の領域に配置される。トロイダル磁束が 図式的に示されている。結果として半径方向(x方向)に力が作用する。 軸方向変位用動力発生装置M3も同様に電気力学的法則に従って動作する。該 動力発生装置M3はロータRの車輪の外周において、外側車輪リム内の軸方向( y方向)に伸びる環状溝N内部に配置される。環状溝Nの外向きの壁には、2つ のループ型永久磁石が配置され、該2つの永久磁石は、一方が他方のy方向上方 に設置され、同じ方向性をもつ極を有する。該永久磁石は、軸方向および傾斜モ ーメント動力発生装置のために一様な環状の磁場を与える。動力発生装置M3の ためのコイルw31およびw32は、一方が他方の上方に配置されるような環状 巻線としてさらに別のステータS1上に設置され、該ステータS1はハウジング を介してステータSに固定的に連結されている。その結果、図式的に示したトロ イダル磁束が生じ、該磁束はy方向に力作用を発生する。 傾斜モーメントを発生するために4つの巻線を備える動力発生装置M4(図示 せず)が設けられ、該4つの巻線は溝N内に配置され、エポキシド樹脂に埋め込 まれ、1つの円のうちの90°の扇形にそれぞれが広がっている。これらの巻線 の幾何学的配置に関する詳細は、ドイツ特許DE 32 40 809 C2の 中に、特に図6bの中に含まれている。傾斜モーメントは、個々に対向する巻線 を逆位相電流によって励磁することによって発生させる。 上述の自由度においてはずみ車の運動を検出するための、図1bにのみ示され ているセンサSE1,…,SE4は、位置安定化のための調節装置RS(図示せ ず)を介して、対応する動力発生装置M1〜M4に接続されている。そのような 位置安定化のための調節装置の詳細は、たとえばドイツ特許DE 32 40 809 C2またはドイツ特許出願DE 38 19 205 A1から推測さ れるであろう。 全部で3つのセンサ装置が設けられる。すなわち、傾斜センサ装置は、それぞ れ2つのコイル機構を備えた2つの傾斜センサを有する。センサコイルはハウジ ングに固定されており、詳細にはロータリムの外周にある溝N内で互いに対向し ている。対応するセンサコイル間の差が傾斜位置を提供する。傾斜モーメントM 4のための動力発生装置の付近に傾斜センサを固定することによって、妨害作用 にほとんど影響されない調節が達成される。 並進センサ装置は、車輪ボス上方の4つのセンサコイルと、車輪ボス下方の4 つのセンサコイルSE1,…,SE4(図1bおよび2)とを有する。センサS E1,…,SE4の基準面は、車輪ボスロータハウジングHの上面および/また は下面にある歯付きリムを含む。図2に従うセンサコイルは、ステータSにしっ かりと固定され、したがってステータSとロータRの間の半径方向の距離の差を 求めることができる。これらのセンサを車輪ボス領域に精確に配置することによ って、ロータの外周にセンサを有した装置の場合よりも精確に運動を検出するこ と(妨害振動の能動抑制)ができる。傾斜運動によって、車輪ボス領域における 並進運動が妨害されることは少ない。 コイル出力信号を評価することによって、すべての並進自由度を検出すること ができる。 軸方向の位置は、ロータの上方および下方に取付けられたセンサ内の電圧を比 較することによって決定される。 請求の範囲 1.軸方向の長さに比べて半径方向の長さの方が長い、磁気的に取付けられた 制振はずみ車において、 − 車輪ボスが、はずみ車のロータ(R)の一部として円盤状の実質的に閉 じられた中空体(H)から成り、該中空体はその内部にはずみ車の回転駆動のた めの動力発生装置(M1)を収容していることと、 − 回転駆動のための動力発生装置(M1)の永久磁石(P1)が、中空体 (H)の内部の、車輪軸に実質的に平行に伸びる壁(WA)に取付けられている ことと、 − 円盤状のステータ(S)が、その外周上に回転駆動のための動力発生装 置(M1)のコイル(w1)を保有していることと、 − はずみ車の半径方向変位のための、すなわち特に、はずみ車の回転軸の 変位のための動力発生装置(M2)が、車輪ボスの内部に設置されることと、 − はずみ車の変位を検出するためのセンサ(SE1,…,SE4)が、車 輪ボスに取付けられた基準面に対応することとを特徴とするはずみ車。 2.回転駆動のための動力発生装置(M1)、および/または半径方向変位の ための動力発生装置(M2)は、電気力学的法則によるものであることを特徴と する請求項1記載のはずみ車。 3.回転駆動のための動力発生装置(M1)のコイル(w1)が、車輪ボス内 に設置されるステータ(S)上に配置されることと、付随する永久磁石が、コイ ル(w1)の領域においてロータ(R)上に配置されることとを特徴とする請求 項1または2記載のはずみ車。 4.半径方向変位のための動力発生装置(M2)のコイル(w2)が、ステー タ(S)内で互いに隣合った円盤状の巻線(w21,w22)として設計される ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のはずみ車。 5.半径方向変位のための動力発生装置(M2)のための永久磁石(P2,P 3)が、中空体(H)の円板内表面に設置され、どちらもステータ(S)内に配 置された巻線(w21,w22)の上側または各下側の領域に設置されることを 特徴とする請求項3または4記載のはずみ車。 6.はずみ車の軸方向変位のための電気力学的法則に従う動力発生装置(M3 )が、ロータ(R)の車輪の外周に設けられることを特徴とする請求項1〜5の いずれかに記載のはずみ車。 7.ロータ(R)の車輪の外周に、軸方向に延びる環状溝(N)が設けられる ことと、該環状溝(N)内に2つの永久磁石(P4,P5)が少なくとも一方の 溝壁に、2つの永久磁石の一方が他方の上方に設置されるように設けられること と、該永久磁石(P4,P5)に付随するコイル(w31,w32)が、永久磁 石(P4,P5)の領域のさらに別のステータ(S1)上の環状巻線として一方 が他方の上方に設置されるように設けられることとを特徴とする請求項1〜6の いずれかに記載のはずみ車。 8.傾斜運動を発生させる電気力学的法則に従う動力発生装置(M4)が、ロ ータ(R)の外縁部に設けられ、該動力発生装置(M4)は扇形のコイルを有し 、該扇形のコイルは対になって対向し、さらに別のステータ(S1)上にあり、 それぞれ対向するコイルに相互に逆の電流をかけることができることを特徴とす る請求項1〜7のいずれかに記載のはずみ車。 9.センサ(SE1,…,SE4)が、位置安定化のための調節装置(RS) を介して、対応する動力発生装置(M1,…,M4)に接続されていることを特 徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のはずみ車。 10.はずみ車の半径方向変位のためのセンサ(SE1,…,SE4)の基準面 が、車輪ボスハウジング(H)の上面および/または下面の歯付きリムを含むこ とを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のはずみ車。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.軸方向の長さに比べて半径方向の長さの方が長い、磁気的に取付けられた 制振はずみ車において、 ― はずみ車の半径方向駆動のための動力発生装置(M1)が、はずみ車の 車輪ボスに配置されることと、 ― はずみ車の横方向変位のための動力発生装置(M2)が、はずみ車の横 方向の変位を検出するセンサ(SE1,…,SE4)と同様に、車輪ボス領域に 配置されることとを特徴とするはずみ車。 2.はずみ車の横方向変位のための、すなわち特に、はずみ車の回転軸の変位 のための動力発生装置(M2)が、車輪ボスの内部に設置されることを特徴とす る請求項1記載のはずみ車。 3.車輪ボスは、はずみ車のロータ(R)の一部として、円盤状の実質的に閉 じられた中空体(H)から成り、該中空体はその内部にはずみ車の半径方向駆動 のための動力発生装置(M1)を収容していることを特徴とする請求項1または 2記載のはずみ車。 4.半径方向駆動のための動力発生装置(M1)、および/または横方向変位 のための動力発生装置(M2)は、電気力学的法則によるものであることを特徴 とする請求項1〜3のいずれかに記載のはずみ車。 5.半径方向駆動のための動力発生装置(M1)のコイル(w1)が、車輪ボ ス内に設置されるステータ(S)上に配置されることと、付随する永久磁石が、 コイル(w1)の領域においてロータ(R)上に配置されることとを特徴とする 請求項4記載のはずみ車。 6.円盤状のステータ(S)は、その外周上に半径方向駆動のための動力発生 装置(M1)のコイル(w1)を保有していることを特徴とする請求項5記載の はずみ車。 7.半径方向駆動のための動力発生装置(M1)の永久磁石(P1)が、中空 体(H)の内部の、車輪軸に実質的に平行に伸びる壁(WA)に取付けられてい ることを特徴とする請求項5または6記載のはずみ車。 8.横方向変位のための動力発生装置(M2)のコイル(w2)が、ステータ (S)内で互いに隣合った円盤状の巻線(w21,w22)として設計されるこ とを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のはずみ車。 9.横方向変位のための動力発生装置(M2)のための永久磁石(P2,P3 )が、中空体(H)の円板内表面に設置され、どちらもステータ(S)内に配置 された巻線(w21,w22)の上側または各下側の領域に設置されることを特 徴とする請求項7または8記載のはずみ車。 10.はずみ車の軸方向変位のための電気力学的法則に従う動力発生装置(M3 )が、ロータ(R)の車輪の外周に設けられることを特徴とする請求項1〜9の いずれかに記載のはずみ車。 11.ロータ(R)の車輪の外周に、軸方向に延びる環状溝(N)が設けられる ことと、該環状溝(N)内に2つの永久磁石(P4,P5)が少なくとも一方の 溝壁に、2つの永久磁石の一方が他方の上方に設置されるように設けられること と、該永久磁石(P4,P5)に付随するコイル(w31,w32)が、永久磁 石(P4,P5)の領域のさらに別のステータ(S1)上の環状巻線として一方 が他方の上方に設置されるように設けられることとを特徴とする請求項1〜10 のいずれかに記載のはずみ車。 12.傾斜運動を発生させる電気力学的法則に従う動力発生装置(M4)が、ロ ータ(R)の外縁部に設けられ、該動力発生装置(M4)は扇形のコイルを有し 、該扇形のコイルは対になって対向し、さらに別のステータ(S1)上にあり、 それぞれ対向するコイルに相互に逆の電流をかけることができることを特徴とす る請求項1〜11のいずれかに記載のはずみ車。 13.センサ(SE1,…,SE4)が、位置安定化のための調節装置(RS) を介して、対応する動力発生装置(M1,…,M4)に接続されていることを特 徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のはずみ車。 14.はずみ車の横方向変位のためのセンサ(SE1,…,SE4)の基準面が 、車輪ボスハウジング(H)の上面および/または下面の歯付きリムを含むこと を 特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載のはずみ車。
JP8528086A 1995-03-21 1996-03-20 磁気的に取付けられた制振はずみ車 Expired - Fee Related JP3058451B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19509799A DE19509799A1 (de) 1995-03-21 1995-03-21 Magnetisch gelagertes, vibrationsgedämpftes Schwungrad
DE19509799.8 1995-03-21
PCT/EP1996/001210 WO1996029522A1 (de) 1995-03-21 1996-03-20 Magnetisch gelagertes vibrationsgedämpftes schwungrad

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10512435A true JPH10512435A (ja) 1998-11-24
JP3058451B2 JP3058451B2 (ja) 2000-07-04

Family

ID=7757012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8528086A Expired - Fee Related JP3058451B2 (ja) 1995-03-21 1996-03-20 磁気的に取付けられた制振はずみ車

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0815365B1 (ja)
JP (1) JP3058451B2 (ja)
DE (2) DE19509799A1 (ja)
WO (1) WO1996029522A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101917087B (zh) * 2010-07-22 2012-03-14 南京工业大学 一种采用悬浮/储能一体化飞轮的磁悬浮飞轮储能装置
DE102014225369A1 (de) * 2014-12-10 2016-06-16 Krones Ag Behälterbehandlungsmaschine für Behälter mit einer Inspektionseinheit
DE102015114819B3 (de) * 2015-09-04 2016-12-22 Rockwell Collins Deutschland Gmbh Drallradvorrichtung zur Lagestabilisierung eines Raumflugkörpers

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3205712A1 (de) * 1982-02-18 1983-08-25 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Magnetisch gelagertes schwungrad
JPS6011746A (ja) * 1983-06-30 1985-01-22 Toshiba Corp フライホイ−ル装置
JPS61175314A (ja) * 1985-01-31 1986-08-07 Natl Aerospace Lab 磁気軸受

Also Published As

Publication number Publication date
EP0815365B1 (de) 1998-12-23
DE19509799A1 (de) 1996-09-26
JP3058451B2 (ja) 2000-07-04
DE59601053D1 (de) 1999-02-04
EP0815365A1 (de) 1998-01-07
WO1996029522A1 (de) 1996-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3058452B2 (ja) 磁気的に取付けられた位置安定化はずみ車
US3845995A (en) Magnetically mounted rotor
KR960006137B1 (ko) 모터
US6268674B1 (en) Magnetic bearing apparatus
JPS642813B2 (ja)
KR100403857B1 (ko) 자기부상모터
US4578606A (en) Brushless DC electric motor and tachogenerator assembly
US5736798A (en) Passive magnetic damper
JP2001078389A (ja) 磁気浮上型電動機
KR101691518B1 (ko) 감소된 복잡성을 갖는 블러시가 없는 자가 베어링 dc 모터
JPS6014931B2 (ja) 大径円滑シヤフト用軸方向電磁軸受
JPH08505826A (ja) 直接トルク制御モーメント・ジャイロスコープ
JPH0710159B2 (ja) 交流式同期形サーボ電動機
JPS645161B2 (ja)
EP0054617B1 (en) Linear magnetic bearings
JPS6078109A (ja) 磁気軸受
CN112968558B (zh) 一种磁浮轮毂电机
JP3668626B2 (ja) 磁気浮上電動機
JP3058451B2 (ja) 磁気的に取付けられた制振はずみ車
US6914361B2 (en) Magnetic bearing
US20130207496A1 (en) System and method for performing magnetic levitation in an energy storage flywheel
US3915416A (en) Annular momentum control device used for stabilization of space vehicles and the like
US6362549B1 (en) Magnetic bearing device
JPH09247897A (ja) ディスク型磁気浮上回転機械
JP3543831B2 (ja) 磁気軸受装置

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090421

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090421

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100421

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100421

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110421

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120421

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120421

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130421

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130421

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140421

Year of fee payment: 14

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees