WO2007003547A1 - Vorrichtung zur erfassung der mittenabweichung einer welle - Google Patents

Vorrichtung zur erfassung der mittenabweichung einer welle Download PDF

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WO2007003547A1
WO2007003547A1 PCT/EP2006/063642 EP2006063642W WO2007003547A1 WO 2007003547 A1 WO2007003547 A1 WO 2007003547A1 EP 2006063642 W EP2006063642 W EP 2006063642W WO 2007003547 A1 WO2007003547 A1 WO 2007003547A1
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shaft
deviation
stator
center
detecting
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PCT/EP2006/063642
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Matthias Braun
Rolf Vollmer
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B7/31—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
    • G01B7/312—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes for measuring eccentricity, i.e. lateral shift between two parallel axes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
    • F16C32/0446—Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/225—Detecting coils
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting the
  • Center deviation of a wave and a method for detecting the center deviation of a wave are center deviation of a wave and a method for detecting the center deviation of a wave.
  • Magnetic bearings can be subdivided into passive magnetic bearings as well as active magnetic bearings.
  • passive magnetic bearings either the repulsive or attractive forces occurring between permanent magnets or the attractive forces between permanent magnets and ferromagnetic materials are used.
  • active magnetic bearings the required magnetic field is generated by means of electromagnets. By varying the current in the coils of the electromagnets, the magnetic field and thus the forces acting straight can be changed.
  • the controlled variable is the center deviation of the part to be stored or the shaft to be supported. This position is measured without contact via a sensor .
  • the senor so that it consists of a stand in which an excitation winding system is inserted, which is fed with an AC voltage. Part of the shaft to be stored protrudes into the stand. Hall sensors inserted in the stator measure the magnetic field and determine the center deviation of the shaft.
  • the Hall sensors are expensive to fer ⁇ term and therefore are expensive and that before commissioning of the sensor a zero point adjustment must take place.
  • the zero point adjustment may need to be repeated after a certain period of operation because the material of the sensor is aging. Accordingly, the use of Hall sensors leads also inaccuracies in the determination of the center deviation of the shaft.
  • the invention is therefore based on the object to provide a device for detecting the center deviation of a wave, which allows a more cost-effective and accurate determination of the center deviation of a wave.
  • a device for detecting the center deviation of a shaft with a stationary stator in which there is an exciter winding system which has the pole pair number Perr and two output winding systems which each have the pole pair number Paus. wherein the output winding systems are arranged staggered in the stator,
  • the shaft is movably arranged in the stand so that it can have a center deviation
  • the device has an associated voltage source, wel ⁇ che the excitation winding supplied with alternating current system,
  • the device is assigned an evaluation device which determines the center deviation of the shaft from the voltages induced in the output winding systems.
  • the apparatus cost ⁇ is inexpensive to produce and has a very high accuracy up. Furthermore, a zero point adjustment is not necessary and the aging of the material has no influence on the measurement accuracy. It means
  • 1, that Perr and Paus differ by exactly one.
  • the shaft must be at least as long as the stand and can be attached to at least one end to other elements or merge into other elements. The elements can be rem material from ⁇ walls and have a different shape.
  • the stand is constructed either from insulated sheets or from a ferromagnetic material with high electrical resistance. This advantageously ensures that hardly any eddy currents occur which would reduce the efficiency of the device.
  • a material which is ferromagnetic and has a high electrical resistance is, for example, sintered material.
  • At least one winding system may consist of air gap windings.
  • the windings are not wrapped around the teeth of the stand and the stand may be pointed. In this case, no teeth on. This is particularly advantageous when a large number of conductors are to be mounted in the stand.
  • the stand N has grooves in which the winding systems are inserted. Then it is advantageously possible to place the windings of the winding systems around the teeth of the stator and thus positively influence the magnetic field in the stator. If the stator has N slots, then the output winding systems are offset by N / (Paus * 4) or N * 3 / (Paus * 4) slots. Thus, the center deviation can be calculated from the induced voltage in the output winding systems. This each output winding system has at least two connections to which the inducer ⁇ th voltages Ul and U2 are measurable.
  • the evaluation device has a means which determines the deviation of the wave from the center of the stator from a first constant multiplied by the square of the sum of the squares of the two voltages Ul and U2 induced in the output winding systems.
  • the context can be expressed as:
  • Deviation of the wave Konstantel - Vt / l 2 + U2 2
  • the evaluation device has a means which measures the angle of the deviation from the central position from a passing through the center of the stator clutchli ⁇ never from a second constant, to which the arctangent is added by the ratio of the two induced voltages Ul and U2.
  • the context can be expressed as:
  • the device according to the invention can also be advantageously used when the shaft is rotatably mounted.
  • the device may be associated with a control device which drives windings of a magnetic bearing. Then the device measures the deviation which corresponds to the center deviation of a shaft and passes the data on to the control device, which then drives the windings of the magnetic bearing to move the shaft to a certain point, e.g. to move the center of the camp.
  • the device for detecting the center deviation is associated with a shaft of a display indicating the gemes ⁇ sene center deviation.
  • the device can be advantageously used as a mobile measuring device.
  • the display can be analog or digital as LCD display out ⁇ leads.
  • the device for detecting the center deviation of a shaft has a connection possibility by means of which the measured center deviation can be transmitted to a further device.
  • the further device can be, for example, a display, a recording or a control or regulating device.
  • a recording ⁇ device would thereby mitprotokollieren the center deviations.
  • 1 shows the stator of the device according to the invention with a central shaft
  • 2 shows the stator of the device according to the invention with a non-central shaft
  • 3 shows a layout of the grooves
  • 4 shows the wire guide of the output winding system
  • FIG. 1 a stator 1 of the device according to the invention with a central shaft 3 is shown.
  • the stator 1 has grooves 2, in which the excitation winding system and the output winding systems are inserted.
  • the shaft 4 is exactly centered in the stator 1 in this example, that is, the center of the shaft lies exactly on the center 4 of the stator.
  • the stator 1 of the device according to the invention shows the stator 1 of the device according to the invention with a non-central shaft 3.
  • the center 8 of the shaft 3 is located next to the center 4 of the stator.
  • the center deviation of the shaft 3 can be expressed by the deviation 7 from point 4 to point 8 and by the angle 6 of the deviation 7 of the stator measured from a line 5 passing through the center 4 of the stator.
  • the device according to the invention determines the deviation 7 as well as the angle 6 and thus the center deviation of the shaft 3 in the stator 1. This is done by feeding the exciter winding system with an alternating voltage with a frequency of e.g. 2 to 10 kHz. Due to the position of the shaft 3 in the stator 1, the voltages induced in the output winding systems are influenced.
  • the deviation 7 of the shaft 3 from the center 4 of the stator 1 then results from a constant multiplied by the Root from the sum of the squares of the two voltages Ul and U2 induced in the output winding systems.
  • the angle 6 results from a constant to which the arctangent is added by the ratio of the two induced voltages Ul and U2.
  • FIG. 3 shows the occupancy plan of the slots 2.
  • Each number indicates the number of conductors located in the corresponding slot 2 and the signs indicate the direction of current flow.
  • the pole pair number of the exciter winding system Perr 2.
  • 1.
  • the output winding systems are identical and offset by N * 3 / (Paus * 4) grooves.
  • each line 12 represents a groove 2 by solid lines, the coils are symbolized 13 of the winding system and with broken lines are the Verbin ⁇ applications 14 marks of the coils.
  • each line 12 represents a groove 2.
  • the coils 13 of the Wicklungssys ⁇ tems are shown and with dashed lines, the compounds 14 of the coils are marked.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle (3) mit einem feststehendem Ständer (1) in dem sich ein Erreger-Wicklungssystem, welches die Polpaarzahl Perr aufweist, und zwei Ausgangs-Wicklungssysteme befinden, welche je die Polpaarzahl Paus aufweisen, wobei die Ausgangs-Wicklungssysteme gegeneinander versetzt in dem Ständer angeordnet sind, die Welle (3) im Ständer (1) beweglich angeordnet ist, so dass sie eine Mittenabweichung aufweisen kann, | Perr - Paus | = 1 gilt, sich zwischen Ständer (1) und Welle (3) ein Luftspalt befindet, der Vorrichtung eine Spannungsquelle zugeordnet ist, welche das Erreger-Wicklungssystem mit Wechselspannung speist und der Vorrichtung eine Auswerteinrichtung zugeordnet ist, welche aus den in den Ausgangs-Wicklungssystemen induzierten Spannungen die Mittenabweichung bestimmt.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung der
Mittenabweichung einer Welle und ein Verfahren zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle.
Magnetlager können unterteilt werden in passive Magnetlager sowie aktive Magnetlager. Bei passiven Magnetlagern benutzt man entweder die zwischen Dauermagneten auftretenden abstoßenden oder anziehenden Kräfte oder die Anziehungskräfte zwischen Dauermagneten und ferromagnetische Materialien. Bei aktiven Magnetlagern wird das benötigte Magnetfeld mit Hilfe von Elektromagneten erzeugt. Durch Variation des Stromes in den Spulen der Elektromagnete können das Magnetfeld und damit die gerade wirkenden Kräfte verändert werden. Um ein Maschinenteil auf solche Art lagern zu können, ist immer eine Rege¬ lung erforderlich, die dafür sorgt, dass die gerade benötig- ten Lagerkräfte zur Verfügung stehen. Die Regelgröße ist die Mittenabweichung des zu lagernden Teils, bzw. der zu lagernden Welle. Diese Position wird berührungslos über einen Sen¬ sor gemessen.
Es ist bekannt, den Sensor so zu gestalten, dass er aus einem Ständer besteht, in dem ein Erreger-Wicklungssystem eingelegt ist, welches mit einer Wechselspannung gespeist wird. Ein Teil der zu lagernden Welle ragt in den Ständer. Durch im Ständer eingebrachte Hall-Sensoren wird das Magnetfeld gemes- sen und daraus die Mittenabweichung der Welle bestimmt.
Nachteilig ist aber, dass die Hallsensoren aufwendig zu fer¬ tigen sind und daher teuer sind und dass vor Inbetriebnahme des Sensors eine Nullpunkt Justierung stattfinden muss. U.U. muss die Nullpunkt Justierung jedoch nach einer gewissen Betriebsdauer wiederholt werden, da das Material des Sensors altert. Dementsprechend führt der Einsatz von Hall-Sensoren auch zu Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der Mittenabweichung der Welle.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vor- richtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle anzugeben, welche eine kostengünstigere und genauere Bestimmung der Mittenabweichung einer Welle ermöglicht .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrich- tung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle mit einem feststehendem Ständer in dem sich ein Erreger-Wicklungssystem, welches die Polpaarzahl Perr aufweist, und zwei Aus- gangs-Wicklungssysteme befinden, welche je die Polpaarzahl Paus aufweisen, wobei • die Ausgangs-Wicklungssysteme gegeneinander versetzt in dem Ständer angeordnet sind,
• die Welle im Ständer beweglich angeordnet ist, so dass sie eine Mittenabweichung aufweisen kann,
• I Perr - Paus | = 1 gilt, • sich zwischen Ständer und Welle ein Luftspalt befindet,
• der Vorrichtung eine Spannungsquelle zugeordnet ist, wel¬ che das Erreger-Wicklungssystem mit Wechselspannung speist,
• der Vorrichtung eine Auswerteeinrichtung zugeordnet ist, welche die Mittenabweichung der Welle aus den in den Aus- gangs-Wicklungssystemen induzierten Spannungen bestimmt.
Damit wird vorteilhaft erreicht, dass die Vorrichtung kosten¬ günstig herzustellen ist und eine sehr hohe Genauigkeit auf- weist. Weiterhin ist eine Nullpunkt Justierung nicht notwendig und die Alterung des Materials hat keinen Einfluss auf die Messgenauigkeit. Dabei bedeutet | Perr - Paus | = 1, dass sich Perr und Paus um genau 1 unterscheiden. Die Welle muss dabei mindestens so lang sein wie der Ständer und kann an zumindest einem Ende an weiteren Elementen befestigt sein bzw. in weitere Elemente übergehen. Die Elemente können dabei aus ande¬ rem Material sein und eine andere Form aufweisen. Der Ständer ist entweder aus isolierten Blechen oder aus einem ferromagnetischen Material mit hohem elektrischen Widerstand aufgebaut. Damit ist vorteilhafter Weise gewährleistet, dass kaum Wirbelströme auftreten, welche die Leistungsfähig- keit der Vorrichtung herabsetzen würden. Ein Material, welches ferromagnetisch ist und einen hohen elektrischen Widerstand aufweist ist z.B. Sinterwerkstoff.
Zumindest ein Wicklungssystem kann aus Luftspaltwicklungen bestehen. In diesem Fall werden die Wicklungen nicht um Zähne des Ständers gelegt und der Ständer weist u.U. in diesem Fall auch keine Zähne auf. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn eine hohe Anzahl von Leitern in dem Ständer montiert werden soll .
Alternativ weist der Ständer N Nuten auf, in welche die Wicklungssysteme eingelegt sind. Dann ist es vorteilhaft möglich, die Wicklungen der Wicklungssysteme um die Zähne des Ständers zu legen und damit das Magnetfeld im Ständer positiv zu be- einflussen. Weist der Ständer N Nuten auf, dann werden die Ausgangs-Wicklungssysteme um N/(Paus*4) oder N*3/(Paus*4) Nuten versetzt angeordnet. Damit kann die Mittenabweichung aus der in den Ausgangs-Wicklungssystemen induzierten Spannung berechnet werden. Jedes Ausgangs-Wicklungssystem weist hierzu zumindest zwei Anschlüsse auf, an denen die induzier¬ ten Spannungen Ul und U2 messbar sind.
Vorteilhafter Weise weist die Auswerteeinrichtung ein Mittel auf, welches die Abweichung der Welle von der Mitte des Stän- ders aus einer ersten Konstanten, multipliziert mit der Wurzel aus der Summe der Quadrate der beiden in den Ausgangs- Wicklungssystemen induzierten Spannungen Ul und U2, bestimmt. Der Zusammenhang lässt sich ausdrücken als:
Abweichung der Welle = Konstantel - Vt/l2 + U22
Weiterhin weist die Auswerteinrichtung ein Mittel auf, welches den Winkel der Abweichung von der Mittellage gemessen von einer durch die Mitte des Ständers verlaufenden Bezugsli¬ nie aus einer zweiten Konstanten, zu der der Arcustangens vom Verhältnis der beiden induzierten Spannungen Ul und U2 addiert wird, bestimmt. Der Zusammenhang lässt sich ausdrücken als :
Winkel der Abweichung = Konstante2 + arctan
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhafter Weise auch verwendet werden, wenn die Welle drehbar gelagert ist.
Der Vorrichtung kann einer Regeleinrichtung zugeordnet sein, welche Wicklungen eines Magnetlagers ansteuert. Dann misst die Vorrichtung die Regelabweichung, welche der Mittenabweichung einer Welle entspricht, und gibt die Daten an die Re- geleinrichtung weiter, welche dann die Wicklungen des Magnetlagers ansteuert, um die Welle an einen bestimmten Punkt, z.B. die Mitte des Lagers zu bewegen.
Weiterhin ist der Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabwei- chung einer Welle eine Anzeige zugeordnet, welche die gemes¬ sene Mittenabweichung anzeigt. Damit kann die Vorrichtung vorteilhaft auch als mobiles Messgerät verwendet werden. Die Anzeige kann dabei analog oder digital als LCD-Display ausge¬ führt sein.
Vorteilhafter Weise weist die Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle eine Anschlussmöglichkeit auf, mittels derer die gemessene Mittenabweichung zu einer weite¬ ren Vorrichtung übertragen werden kann. Die weitere Vorrich- tung kann dabei z.B. eine Anzeige, eine Aufzeichnungs- oder eine Regel- oder Steuervorrichtung sein. Eine Aufzeichnungs¬ vorrichtung würde dabei die Mittenabweichungen mitprotokollieren .
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand von schematisch dargestellten Ausführungs- beispielen in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf dieses Ausführungsbeispiel erfolgt; es zeigen:
FIG 1 den Ständer der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer mittigen Welle; FIG 2 den Ständer der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer nicht mittigen Welle; FIG 3 einen Belegungsplan der Nuten; FIG 4 die Drahtführung des Ausgangs-Wicklungssystems;
FIG 5 die Drahtführung des ersten Erreger-Wicklungssys¬ tems .
In FIG 1 ist ein Ständer 1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer mittigen Welle 3 gezeigt. Der Ständer 1 weist Nuten 2 auf, in die das Erreger-Wicklungssystem und die Ausgangs- Wicklungssysteme eingelegt werden. Die Welle 4 befindet sich in diesem Beispiel genau mittig im Ständer 1, d.h., die Mitte der Welle liegt genau auf der Mitte 4 des Ständers.
FIG 2 zeigt den Ständer 1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer nicht mittigen Welle 3. In diesem Beispiel befindet sich die Mitte 8 der Welle 3 neben der Mitte 4 des Ständers. Die Mittenabweichung der Welle 3 kann ausgedrückt werden durch die Abweichung 7 von Punkt 4 zu Punkt 8 sowie durch den Winkel 6 der Abweichung 7 des Ständers gemessen von einer durch die Mitte 4 des Ständers verlaufenden Bezugslinie 5.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bestimmt die Abweichung 7 sowie den Winkel 6 und damit die Mittenabweichung der Welle 3 im Ständer 1. Dies geschieht durch Speisung des Erreger-Wicklungssystems mit einer Wechselspannung mit einer Frequenz von z.B. 2 bis 10 kHz. Durch die Lage der Welle 3 im Ständer 1 werden die in den Ausgangs-Wicklungssystemen induzierten Spannungen beeinflusst.
Die Abweichung 7 der Welle 3 von der Mitte 4 des Ständers 1 ergibt sich dann aus einer Konstanten multipliziert mit der Wurzel aus der Summe der Quadrate der beiden in den Ausgangs- Wicklungssystemen induzierten Spannungen Ul und U2.
Der Winkel 6 ergibt sich aus einer Konstanten, zu der der Arcustangens vom Verhältnis der beiden induzierten Spannungen Ul und U2 addiert wird.
FIG 3 zeigt den Belegungsplan der Nuten 2. Im vorliegenden Beispiel ist die Anzahl der Nuten 2 im Ständer 1 N=I 6. Spalte 9 zeigt den Belegungsplan des Erreger-Wicklungssystems und Spalten 10 und 11 zeigen den Belegungsplan der beiden Aus- gangs-Wicklungssysteme . Jede Zeile steht für eine der N=I 6 Nuten 2. Jede Zahl gibt die Anzahl der Leiter an, die in der entsprechenden Nut 2 liegen und die Vorzeichen geben die Stromdurchflussrichtung an. Im vorliegenden Beispiel ist die Polpaarzahl des Erreger-Wicklungssystems Perr=2. Die beiden Ausgangs-Wicklungssysteme weisen je die Polpaarzahl Paus=3 auf. Dementsprechend gilt | Perr - Paus | = 1. Weiterhin ist zu sehen, dass die Ausgangs-Wicklungssysteme identisch sind und um N*3/(Paus*4) Nuten versetzt angeordnet sind.
In FIG 4 ist beispielhaft die Drahtführung des Erreger-Wicklungssystems gezeigt. Jede Linie 12 steht für eine Nut 2. Mit durchgezogenen Linien sind die Spulen 13 des Wicklungssystems symbolisiert und mit gestrichelten Linien sind die Verbin¬ dungen 14 der Spulen markiert.
In FIG 5 ist beispielhaft die Drahtführung des Ausgangs-Wick- lungssystems gezeigt. Jede Linie 12 steht für eine Nut 2. Mit durchgezogenen Linien sind die Spulen 13 des Wicklungssys¬ tems gezeigt und mit gestrichelten Linien sind die Verbindungen 14 der Spulen markiert.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle (3) mit einem feststehendem Ständer (1) in dem sich ein Erre- ger-Wicklungssystem, welches die Polpaarzahl Perr aufweist, und zwei Ausgangs-Wicklungssysteme befinden, welche je die Polpaarzahl Paus aufweisen, wobei
• die Ausgangs-Wicklungssysteme gegeneinander versetzt in dem Ständer (1) angeordnet sind, • die Welle (3) im Ständer (1) beweglich angeordnet ist, so dass sie eine Mittenabweichung aufweisen kann,
• I Perr - Paus | = 1 gilt,
• sich zwischen Ständer (1) und Welle (3) ein Luftspalt befindet, • der Vorrichtung eine Spannungsquelle zugeordnet ist, wel¬ che das Erreger-Wicklungssystem mit Wechselspannung speist,
• der Vorrichtung eine Auswerteeinrichtung zugeordnet ist, welche die Mittenabweichung der Welle (3) aus den in den Ausgangs-Wicklungssystemen induzierten Spannungen bestimmt .
2. Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle (3) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , dass der Ständer (1) aus Blechen aufgebaut ist .
3. Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle (3) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , dass der Ständer (1) aus ferromagnetischem Material geformt ist, welches einen hohen elektrischen Widerstand aufweist, wie z.B. Sinterwerkstoff.
4. Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle (3) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest ein Wicklungssystem aus Luftspaltwicklungen besteht.
5. Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle (3) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Ständer
(1) N Nuten (2) aufweist, in welche die Wicklungssysteme ein- gelegt sind.
6. Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle (3) nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ausgangs-Wicklungssysteme um N/(Paus*4) oder N*3/(Paus*4) Nuten (2) versetzt angeordnet sind.
7. Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle (3) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jedes Aus- gangs-Wicklungssystem zumindest zwei Anschlüsse aufweist, an denen die induzierten Spannungen Ul und U2 messbar sind.
8. Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle (3) nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h- n e t , dass die Auswerteinrichtung ein Mittel aufweist, welches die Abweichung (7) der Welle (3) von der Mitte (4) des Ständers (1) aus einer ersten Konstanten multipliziert mit der Wurzel der Summe der Quadrate der beiden in den Aus- gangs-Wicklungssystemen induzierten Spannungen Ul und U2 gemäß
Abweichung der Welle = Konstantel-Vt/12 +U22 bestimmt .
9. Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle
(3) nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Auswerteinrichtung ein Mittel aufweist, welches den Winkel (6) der Abweichung von der Mitte
(4) des Ständers (1) gemessen von einer durch die Mitte (4) des Ständers (1) verlaufenden Bezugslinie (5) aus einer zwei¬ ten Konstanten, zu der der Arcustangens vom Verhältnis der beiden induzierten Spannungen Ul und U2 gemäß Winkel der Abweichung = Konstante2 + arctanfuV
addiert wird, bestimmt.
10. Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle (3) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Welle (3) drehbar gelagert ist.
11. Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer WeI- Ie (3) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vor¬ richtung einer Regeleinrichtung zugeordnet ist, welche Wicklungen von Magnetlagern ansteuert.
12. Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle (3) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Vor¬ richtung eine Anzeige zugeordnet ist, welche die gemessene Mittenabweichung anzeigt.
13. Vorrichtung zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle (3) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, - d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vor¬ richtung eine Anschlussmöglichkeit aufweist mittels derer die gemessene Mittenabweichung zu einer weiteren Vorrichtung übertragen werden kann.
14. Verfahren zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle (3) mit einem feststehendem Ständer (1) in dem sich ein Erre- ger-Wicklungssystem, welches die Polpaarzahl Perr aufweist, und zwei Ausgangs-Wicklungssysteme befinden, welche je die Polpaarzahl Paus aufweisen, wobei
• die Ausgangs-Wicklungssysteme gegeneinander versetzt in dem Ständer angeordnet sind, • die Welle (3) im Ständer beweglich angeordnet ist, so dass sie eine Mittenabweichung aufweisen kann,
• I Perr - Paus | = 1 gilt, • sich zwischen Ständer und Welle ein Luftspalt befindet,
• der Vorrichtung eine Spannungsquelle zugeordnet ist, wel¬ che das Erreger-Wicklungssystem mit Wechselspannung speist, • die Mittenabweichung aus den in den Ausgangs-Wicklungs- systemen induzierten Spannungen bestimmt wird.
15. Verfahren zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle (3) nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , dass jedes Ausgangs-Wicklungssystem zwei Anschlüsse aufweist, an denen die induzierten Spannungen Ul und U2 gemessen werden.
16. Verfahren zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle (3) nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Abweichung (7) der Welle (3) von der Mitte (4) des Ständers (1) bestimmt wird aus einer ersten Konstanten multipliziert mit der Wurzel der Summe der Quad¬ rate der beiden in den Ausgangs-Wicklungssystemen induzierten Spannungen Ul und U2 gemäß
Abweichung der Welle = Konstantel-V^l2 +U22.
17. Verfahren zur Erfassung der Mittenabweichung einer Welle (3) nach Anspruch 15 oder 16, , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Winkel der Abweichung von der Mitte (4) des Ständers (1) gemessen von einer durch die Mitte (4) des Ständers (1) verlaufenden Bezugslinie (5) be¬ stimmt wird, indem eine zweite Konstante zum Arcustangens vom Verhältnis der beiden induzierten Spannungen Ul und U2 addiert wird gemäß
(Ulλ
Winkel der Abweichung = Konstante2 + arctan
^2,
PCT/EP2006/063642 2005-07-01 2006-06-28 Vorrichtung zur erfassung der mittenabweichung einer welle WO2007003547A1 (de)

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