WO2012025292A1 - Fanglager für eine magnetlagerung - Google Patents

Fanglager für eine magnetlagerung Download PDF

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WO2012025292A1
WO2012025292A1 PCT/EP2011/061853 EP2011061853W WO2012025292A1 WO 2012025292 A1 WO2012025292 A1 WO 2012025292A1 EP 2011061853 W EP2011061853 W EP 2011061853W WO 2012025292 A1 WO2012025292 A1 WO 2012025292A1
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ring
damping ring
bearing according
damping
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PCT/EP2011/061853
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Inventor
Peter Siebke
Florian Dörrfuß
Original Assignee
Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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    • 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
    • F16C32/0442—Active magnetic bearings with devices affected by abnormal, undesired or non-standard conditions such as shock-load, power outage, start-up or touchdown
    • 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
    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/04—Ball or roller bearings, e.g. with resilient rolling bodies
    • 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
    • F16C39/00—Relieving load on bearings
    • F16C39/02—Relieving load on bearings using mechanical means

Definitions

  • the invention relates to a retainer bearing for a magnetic bearing of a rotatable shaft for capturing and guiding the shaft in the event of failure of the magnetic bearing, with an inner ring, a rotatable outer ring and a kinetic energy absorbing element.
  • plain bearings or rolling bearings are used as a catch bearing, which have a radial clearance to the shaft.
  • the shaft strikes under the influence of gravity on the inner ring of the backup bearing and puts this into rotation.
  • critical system conditions may occur in which, if necessary, strength limits of individual components are exceeded.
  • a critical phenomenon is the backward whirl of the rotor, during this movement the shaft moves counter to its direction of rotation along the inside of the bearing. In extreme cases, the shaft and fishing camp can be destroyed.
  • a fishing camp in which a corrugated strip is provided as kinetic energy absorbing element.
  • the corrugated strip is arranged between the outside of the backup bearing and the inside of a housing.
  • EP 1 083 349 A1 which has a safety bearing which comprises two rolling bearings and two corrugated, plate-shaped damping elements.
  • the invention has for its object to provide a fishing camp for a magnetic bearing in which the assembly cost is reduced.
  • the kinetic energy absorbing element is formed as on the outer ring outside mounted, recesses on its lateral surface exhibiting damping ring.
  • the outer ring has a damping ring, which serves to reduce force peaks upon impact of the shaft on the inner ring of the backup bearing. As a result, a part of the kinetic energy of the shaft is absorbed until it has come to a standstill due to frictional and damping influences.
  • the safety bearing according to the invention is characterized by a simple structure, which requires no additional assembly steps. Since the damping ring is fixedly connected to the outer ring of the backup bearing, only the fishing camp itself must be mounted to position the damping ring between the outer ring and the inner surface of a housing or the like.
  • the recesses provided on the lateral surface reduce the rigidity of the damping ring in the radial direction, so that it collides with the failure of the magnetic bearing on the inner surface of the housing and deforms elastically. As a result of this deformation, the force is distributed over a larger area; at the same time, the energy is partly converted into heat upon impact.
  • the recesses are rectangular and / or triangular and / or round.
  • the damping ring may thus have a grid-like structure, whereby the required elasticity and the desired damping behavior is achieved.
  • the damping ring has a plurality of axially juxtaposed recesses.
  • the recesses may be arranged close to each other, so that only connecting webs between adjacent recesses are present.
  • the damping ring rests with its lateral surface at least partially on the outside of the outer ring.
  • a minimum radial distance between the outer side of the outer ring and the damping ring is sufficient to increase the spring travel.
  • a particularly good hold of the damping ring on the outer ring is obtained when the damping ring has on its sides in each case a collar which rests on a corresponding counter-trained stage of the outer ring.
  • the outer ring and analogously, the damping ring is formed symmetrically and has steps or bumps on which the damping ring is held captive.
  • the damping ring be made of steel. This ensures that even at low deformations a comparatively high energy can be absorbed.
  • the preparation of the backup bearing according to the invention is preferably carried out by deep drawing.
  • the damping ring of the backup bearing according to the invention has a radial stiffness of 130,000 N / mm to 170,000 N / mm. It is particularly preferred that the damping ring has a radial stiffness of approximately 150,000 N / mm. P 105532 5
  • the inner ring and the outer ring components of a sliding bearing alternatively, a rolling bearing can be used as a backup.
  • the retainer bearing according to the invention is generally suitable for magnetically levitated rotors, in particular in electrical machines or rolling bearing turbochargers.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a catch bearing according to the invention in an axially sectioned view
  • FIG. 2 shows the fishing camp shown in FIG. 1 in a cross-sectional view
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a backup bearing according to the invention in an axially sectioned view
  • FIG. 4 shows the fishing camp shown in Figure 3 in a cross-sectional view ..
  • 5 and 6 are a perspective view and an axial sectional view of a damping ring
  • the backup bearing 1 shown in FIGS. 1 and 2 in an axially sectioned and a cross-sectional view is part of a magnetic bearing of a rotatable shaft of a rolling bearing turbocharger for collecting and guiding the shaft in case of failure of the magnetic bearing.
  • the shaft 2 is held by two radial magnetic bearings, which are not shown in Fig. 1.
  • failure of the magnetic bearing such as a power failure
  • the shaft 2 falls under the influence of gravity on the inner ring of the backup bearing 1. This state is shown in Figs. 1 and 2.
  • the fishing camp 1 is formed in the illustrated embodiment as a rolling bearing and includes an inner ring 3, an outer ring 4 and between them recorded rolling elements 5.
  • the proportions are shown in Figs. 1 and 2 enlarged to illustrate the operation of the backup bearing 1. In fact, there is only a narrow air gap between the shaft 2 and the inner ring 3 of the backup bearing 1.
  • the shaft 2 is held solely by the magnetic bearing.
  • speed and position of the shaft 2 are detected and regulated, so that the shaft 2 and the inner ring 3 of the backup bearing 1 do not touch each other. Only exceptionally, in case of failure of the magnetic bearing, the shaft 2 falls on the inner ring 3 of the backup bearing 1, which is then also set in rotation.
  • the fishing camp 1 has on the outer side of the outer ring 4 on a damping ring 6, which in turn bounces on failure of the magnetic bearing on the inner surface of a housing, not shown in Figs. 1 and 2 of the rolling bearing turbocharger.
  • the damping ring has on its lateral surface a plurality of recesses, which reduce its rigidity. As a result, the damping ring is able to at least partially absorb the kinetic energy transmitted by the shaft 2.
  • the kinetic energy of the outgoing shaft 2 is reduced gradually by damping and friction influences, without causing permanent deformation of the backup bearing 1.
  • the damping ring 6 is designed so that it occurs force peaks P105532 7 dampens, increases the spring travel of the backup bearing and reduces maximum loads occurring.
  • the damping ring 6 is non-positively and positively mounted on the outer ring 4 of the catcher 1.
  • the made by deep drawing damping ring 6 is made of steel.
  • FIGS show a second embodiment of a backup bearing 7, wherein the same reference numerals as in the first embodiment are used for matching components.
  • the safety bearing 7 is designed as a plain bearing and comprises an inner ring 8, an outer ring 9 and a mounted on the outside of the outer ring 9 damping ring 10.
  • the operation of the backup bearing 7 corresponds to that of the backup bearing 1.
  • the backup bearing 7 shown in FIGS is part of a Magnetlage- tion of a rotatable shaft of an electrical machine, which is operable as a motor or generator.
  • a damping ring 1 is shown, which is arranged on the outer ring 4 of a backup bearing.
  • the damping ring 11 has on its entire circumference regularly arranged recesses 12, which are formed rectangular in the illustrated embodiment. The longer side of the rectangular recesses 12 extends parallel to the longitudinal axis.
  • the outer ring 4 has on its sides in each case a step 13, on which a flanged collar 14 of the damping ring 1 1 is applied.
  • the damping ring 1 1 is partially with its lateral surface on the outside of the outer ring 4, in the central region, however, a clearance 19 between the outer ring 4 and damping ring 1 1 is formed, so that the damping ring 1 1 on impact can be elastically deformed. This elastic deformation reduces the maximum loads occurring, whereby a long life of the backup bearing is guaranteed.
  • FIGS. 7 and 8 show a further embodiment of a damping ring 15 which is mounted on the outer ring 4.
  • the damping ring 15 has P 105532 8 triangular recesses 16, wherein the shape and size of the recesses 16 is selected so that a triangular leg is arranged in each case in the circumferential direction.
  • the recesses 16 are formed so that the damping ring 15 has a lattice structure, whereby its radial rigidity can be adjusted accordingly.
  • FIGS. 9 and 10 show a further exemplary embodiment of a damping ring 17, which has round recesses 18.
  • a total of three juxtaposed rows of recesses 18 are formed, resulting in the required rigidity, which is 150,000 N / mm in the illustrated embodiment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

Fanglager (1) für eine Magnetlagerung einer drehbaren Welle (2) zum Auffangen und Führen der Welle (2) bei einem Ausfall der Magnetlagerung, mit einem Innenring (3, 8), einem demgegenüber drehbaren Außenring (4, 9) und einem Bewegungsenergie absorbierenden Element, das als am Außenring (4, 9) außenseitig angebrachter, Ausnehmungen (12, 16, 18) auf seiner Mantelfläche aufweisender Dämpfungsring (6, 10, 11, 15, 17) ausgebildet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Fanglager für eine Magnetlagerung Beschreibung
Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Fanglager für eine Magnetlagerung einer drehbaren Welle zum Auffangen und Führen der Welle bei einem Ausfall der Magnetlagerung, mit einem Innenring, einem demgegenüber drehbaren Außenring und einem Bewegungsenergie absorbierenden Element. Hintergrund der Erfindung
In Maschinen mit rotierenden Wellen gewinnen aktive Magnetlagerungen eine steigende Bedeutung. Die Welle beziehungsweise der Rotor wird anders ais bei traditionellen Lagerungen nicht durch direkten mechanischen Kontakt, sondern durch geregelte Magnetkräfte in der gewünschten Position gehalten. Magnetlagerungen sind daher verschleißfrei und arbeiten mit geringen Verlustleistungen. Für Notfälle wie Stromausfall, Sensordefekte oder bei mechanischer Überlastung werden Fanglager eingesetzt, die die Führung und Lagerung des Rotors beziehungsweise der Welle der Maschine übernehmen, bis die Drehbewegung durch Dämpfungs- und Reibungskräfte zum Stillstand gekommen ist. Derartige Fanglager ermöglichen ein sicheres Herunterfahren der Maschine, ohne dass es zu einer Beschädigung der Maschine, ihrer Lagerung oder benachbarter Bauteile kommt. P105532 2
Üblicherweise werden als Fanglager Gleitlager oder Wälzlager eingesetzt, die ein Radialspiel zur Welle aufweisen. Im Normalbetrieb sind das beziehungsweise die Fanglager nicht mit der Welle in Kontakt, im Notbetrieb schlägt die Welle unter dem Einfluss der Schwerkraft auf den Innenring des Fanglagers auf und versetzt dieses in Rotation. In Abhängigkeit von den herrschenden Drehzahlen und der Größe der bewegten Massen können kritische Systemzustände auftreten, bei denen gegebenenfalls Festigkeitsgrenzen einzelner Bauteile überschritten werden. Ein kritisches Phänomen ist das Rückwärtswirbeln (backward whirl) des Rotors, bei dieser Bewegung bewegt sich die Welle entgegen ihrer Drehrichtung entlang der Lagerinnenseite. Im Extremfall können Welle und Fanglager dabei zerstört werden.
In der FR 2 614 375 A1 wird ein Fanglager beschrieben, bei dem ein Wellband als Bewegungsenergie absorbierendes Element vorgesehen ist. Das Wellband ist zwischen der Außenseite des Fanglagers und der Innenseite eines Gehäuses angeordnet.
In der DE 10 2006 017 933 A1 wird eine elektrische Maschine mit Magnetlager und Fanglager vorgeschlagen, bei der zwischen dem Fanglager und der Statorbohrung Feder- und Dämpferelemente angeordnet sind, die im Notfall Bewegungsenergie absorbieren.
In der EP 1 083 349 A1 wird ein Magnetlager beschrieben, das ein Fanglager aufweist, das zwei Wälzlager und zwei gewellte, plattenförmige Dämpfungselemente umfasst.
Alle herkömmlichen Fanglager benötigen ein separates Bauteil, beispielsweise ein Wellband, um Bewegungsenergie zu absorbieren, wodurch die Montage aufwendig ist. P 105532 3
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fanglager für eine Magnetlagerung anzugeben, bei dem der Montageaufwand verringert ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Fanglager für eine Magnetlagerung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Bewegungsenergie absorbierende Element als am Außenring außenseitig angebrachter, Ausnehmungen auf seiner Mantelfläche aufweisender Dämpfungsring ausgebildet ist.
Anders als bei herkömmlichen Fanglagern, die ein separates Energie absorbierendes Element wie ein Wellband benötigen, ist bei dem erfindungsgemäßen Fanglager vorgesehen, dass der Außenring einen Dämpfungsring aufweist, der dazu dient, Kraftspitzen beim Aufprall der Welle auf den Innenring des Fanglagers zu verringern. Dadurch wird ein Teil der Bewegungsenergie der Welle aufgenommen, bis diese durch Reibungs- und Dämpfungseinflüsse zum Stillstand gekommen ist. Das erfindungsgemäße Fanglager zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus, der keine zusätzlichen Montageschritte erfordert. Da der Dämpfungsring fest mit dem Außenring des Fanglagers verbunden ist, muss lediglich das Fanglager selbst montiert werden, um den Dämpfungsring zwischen Außenring und der Innenfläche eines Gehäuses oder dergleichen zu positionieren. Eine besonders gute Dämpfung ergibt sich, wenn der Dämpfungsring des erfindungsgemäßen Fanglagers auf seiner gesamten Mantelfläche Ausnehmungen aufweist, die vorzugsweise regelmäßig angeordnet sind. Die auf der Mantelfläche vorgesehenen Ausnehmungen setzen die Steifigkeit des Dämpfungsrings in Radialrichtung herab, so dass dieser beim Ausfall der Magnetlagerung auf die Innenfläche des Gehäuses aufprallt und sich elastisch verformt. Durch diese Verformung erfolgt eine Verteilung der Kraft auf eine größere Fläche, gleichzeitig wird die Energie beim Aufprall zum Teil in Wärme umgewandelt. P105532 4
Bei dem erfindungsgemäßen Fanglager kann es vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen rechteckig und/oder dreieckig und/oder rund ausgebildet sind. Der Dämpfungsring kann somit eine gitterartige Struktur aufweisen, wodurch die erforderliche Elastizität und das gewünschte Dämpfungsverhalten erzielt wird. In diesem Zusammenhang kann es auch vorgesehen sein, dass der Dämpfungsring mehrere axial nebeneinander angeordnete Ausnehmungen aufweist. Die Ausnehmungen können dicht nebeneinander angeordnet sein, so dass lediglich Verbindungsstege zwischen benachbarten Ausnehmungen vorhanden sind. Bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Fang- lagers kann es vorgesehen sein, dass der Dämpfungsring mit seiner Mantelfläche zumindest teilweise auf der Außenseite des Außenrings aufliegt. Andererseits genügt ein minimaler radialer Abstand zwischen der Außenseite des Außenrings und dem Dämpfungsring, um den Federweg zu vergrößern. Ein besonders guter Halt des Dämpfungsrings an dem Außenring ergibt sich, wenn der Dämpfungsring an seinen Seiten jeweils einen Bund aufweist, der auf einer entsprechend gegengleich ausgebildeten Stufe des Außenrings aufliegt. Vorzugsweise ist der Außenring und analog auch der Dämpfungsring symmetrisch ausgebildet und weist Stufen beziehungsweise Höcker auf, an denen der Dämpfungsring verliersicher gehalten ist.
Damit Bewegungsenergie in einem ausreichenden Maß absorbiert werden kann, wird es bevorzugt, dass der Dämpfungsring aus Stahl besteht. Dadurch ist gewährleistet, dass selbst bei geringen Verformungen eine vergleichsweise hohe Energie absorbiert werden kann. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Fanglagers erfolgt vorzugsweise durch Tiefziehen.
Um beim Aufprall der Welle bleibende Verformungen zu vermeiden, wird es bevorzugt, dass der Dämpfungsring des erfindungsgemäßen Fanglagers eine radiale Steifigkeit von 130.000 N/mm bis 170.000 N/mm aufweist. Es wird besonders bevorzugt, dass der Dämpfungsring eine radiale Steifigkeit von näherungsweise 150.000 N/mm aufweist. P 105532 5
Bei dem erfindungsgemäßen Fanglager können der Innenring und der Außenring Bestandteile eines Gleitlagers sein, alternativ kann ein Wälzlager als Fanglager eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Fanglager eignet sich generell für magnetgelagerte Rotoren, insbesondere bei elektrischen Maschinen oder wälzgelagerten Turboladern.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fang- lagers in einer axial geschnittenen Ansicht;
Fig. 2 das in Fig. 1 gezeigte Fanglager in einer quer geschnittenen Ansicht; Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fanglagers in einer axial geschnittenen Ansicht;
Fig. 4 das in Fig. 3 gezeigte Fanglager in einer quer geschnittenen Ansicht;
Fig. 5 und 6 eine perspektivische Ansicht und eine axial geschnittene Ansicht eines Dämpfungsrings;
Fig. 7 und 8 eine perspektivische Ansicht und eine axial geschnittene Ansicht eines weiteren Dämpfungsrings; und
Fig. 9 und 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Dämpfungsrings in einer perspektivischen und einer axial geschnittenen Ansicht. P105532 6
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Das in den Fig. 1 und 2 in einer axial geschnittenen und einer quer dazu ge- schnittenen Ansicht dargestellte Fanglager 1 ist Bestandteil einer Magnetlagerung einer drehbaren Welle eines wälzgelagerten Turboladers zum Auffangen und Führen der Welle bei einem Ausfall der Magnetlagerung. Die Welle 2 ist dabei von zwei radialen Magnetlagern gehalten, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind. Bei einem Ausfall der Magnetlagerung, etwa durch einen Stromausfall, fällt die Welle 2 unter dem Einfluss der Schwerkraft auf den Innenring des Fanglagers 1. Dieser Zustand ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt.
Das Fanglager 1 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Wälzlager ausgebildet und umfasst einen Innenring 3, einen Außenring 4 und dazwischen aufgenommene Wälzkörper 5. Die Proportionen sind in den Fig. 1 und 2 vergrößert dargestellt, um die Wirkungsweise des Fanglagers 1 zu verdeutlichen. Tatsächlich befindet sich zwischen der Welle 2 und dem Innenring 3 des Fanglagers 1 lediglich ein schmaler Luftspalt. Während des normalen Betriebs wird die Welle 2 allein durch die Magnetlagerung gehalten. Mittels Sensoren werden Drehzahl und Position der Welle 2 erfasst und geregelt, so dass die Welle 2 und der Innenring 3 des Fanglagers 1 einander nicht berühren. Lediglich ausnahmsweise, beim Ausfall der Magnetlagerung, fällt die Welle 2 auf den Innenring 3 des Fanglagers 1 , das dann ebenfalls in Rotation versetzt wird. Das Fanglager 1 weist an der Außenseite des Außenrings 4 einen Dämpfungsring 6 auf, der wiederum beim Ausfall der Magnetlagerung auf die Innenfläche eines in den Fig. 1 und 2 nicht gezeigten Gehäuses des wälzgelagerten Turboladers aufprallt. Der Dämpfungsring weist an seiner Mantelfläche eine Vielzahl von Ausnehmungen auf, die seine Steifigkeit reduzieren. Dadurch ist der Dämpfungsring in der Lage, die von der Welle 2 übertragene Bewegungsenergie zu- mindest teilweise zu absorbieren. Die Bewegungsenergie der auslaufenden Welle 2 wird nach und nach durch Dämpfungs- und Reibungseinflüsse abgebaut, ohne dass es zu bleibenden Verformungen des Fanglagers 1 kommt. Der Dämpfungsring 6 ist dabei so ausgelegt, dass er auftretende Kraftspitzen P105532 7 dämpft, den Federweg des Fanglagers vergrößert und auftretende Maximallasten verringert.
Der Dämpfungsring 6 ist kraft- und formschlüssig am Außenring 4 des Fangla- gers 1 angebracht. Der durch Tiefziehen hergestellte Dämpfungsring 6 besteht aus Stahl.
Die Fig. 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Fanglagers 7, wobei für übereinstimmende Bestandteile dieselben Bezugszeichen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden. Das Fanglager 7 ist als Gleitlager ausgebildet und umfasst einen Innenring 8, einen Außenring 9 und einen an der Außenseite des Außenrings 9 angebrachten Dämpfungsring 10. Die Funktionsweise des Fanglagers 7 entspricht derjenigen des Fanglagers 1. Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Fanglager 7 ist Bestandteil einer Magnetlage- rung einer drehbaren Welle einer elektrischen Maschine, die als Motor oder Generator betreibbar ist.
In den Fig. 5 und 6 ist ein Dämpfungsring 1 dargestellt, der auf dem Außenring 4 eines Fanglagers angeordnet ist. Der Dämpfungsring 11 weist auf sei- nem gesamten Umfang regelmäßig angeordnete Ausnehmungen 12 auf, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel rechteckig ausgebildet sind. Die längere Seite der rechteckigen Ausnehmungen 12 verläuft parallel zur Längsachse. Der Außenring 4 weist an seinen Seiten jeweils eine Stufe 13 auf, auf der ein umgebördelter Bund 14 des Dämpfungsrings 1 1 anliegt. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, liegt der Dämpfungsring 1 1 teilweise mit seiner Mantelfläche an der Außenseite des Außenrings 4 auf, im mittleren Bereich ist jedoch ein Freiraum 19 zwischen Außenring 4 und Dämpfungsring 1 1 gebildet, so dass der Dämpfungsring 1 1 beim Aufprall elastisch verformt werden kann. Durch diese elastische Verformung verringern sich die maximalen auftretenden Lasten, wodurch eine lange Lebensdauer des Fanglagers gewährleistet ist.
Die Fig. 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Dämpfungsrings 15, der auf dem Außenring 4 angebracht ist. Der Dämpfungsring 15 weist P 105532 8 dreieckige Ausnehmungen 16 auf, wobei die Form und Größe der Ausnehmungen 16 so gewählt ist, dass ein Dreieckschenkel jeweils in Umfangsrichtung angeordnet ist. Die Ausnehmungen 16 sind so ausgebildet, dass der Dämpfungsring 15 eine Gitterstruktur aufweist, wodurch seine radiale Steifigkeit ent- sprechend eingestellt werden kann.
Die Figuren 9 und 10 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Dämpfungsrings 17, der runde Ausnehmungen 18 aufweist. In Umfangsrichtung sind insgesamt drei nebeneinander angeordnete Reihen von Ausnehmungen 18 gebildet, wodurch sich die erforderliche Steifigkeit ergibt, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel 150.000 N/mm beträgt.
5532
Bezugszahlen liste
1 Fanglager
2 Welle
3 Innenring
4 Außenring
5 Wälzkörper
6 Dämpfungsring
7 Fanglager
8 Innenring
9 Außenring
10 Dämpfungsring
1 1 Dämpfungsring
12 Ausnehmung
13 Stufe
14 Bund
15 Dämpfungsring
16 Ausnehmung
17 Dämpfungsring
18 Ausnehmung

Claims

P105532 Patentansprüche
Fanglager für eine Magnetlagerung einer drehbaren Welle zum Auffangen und Führen der Welle bei einem Ausfall der Magnetlagerung, mit einem Innenring, einem demgegenüber drehbaren Außenring und einem Bewegungsenergie absorbierenden Element, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsenergie absorbierende Element als am Außenring (4, 9) außenseitig angebrachter, Ausnehmungen (12, 16, 18) auf seiner Mantelfläche aufweisender Dämpfungsring (6, 10, 11 , 15, 17) ausgebildet ist.
Fanglager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungsring (6, 10, 1 1 , 15, 17) auf seiner gesamten Mantelfläche Ausnehmungen (12, 16, 18) aufweist, die vorzugsweise regelmäßig angeordnet sind.
Fanglager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (12, 16, 18) rechteckig und/oder dreieckig und/oder rund ausgebildet sind.
4. Fanglager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungsring (17) mehrere axial nebeneinander angeordnete Ausnehmungen (18) aufweist.
5. Fanglager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Dämpfungsring (6, 10, 1 1 , 15, 17) mit seiner
Mantelfläche zumindest teilweise auf der Außenseite des Außenrings (4, 9) aufliegt. P105532
6. Fanglager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungsring (6, 10, 1 1 , 15, 17) an seinen Seiten jeweils einen Bund (14) aufweist, der auf einer entsprechend gegengleich ausgebildeten Stufe (13) des Außenrings (4, 9) aufliegt.
7. Fanglager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungsring (6, 10, 1 1 , 15, 17) aus Stahl besteht.
Fanglager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungsring (6, 10, 1 1 , 15, 17) durch Tiefziehen hergestellt ist.
Fanglager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungsring (6, 10, 1 1 , 15, 17) eine radiale Steifigkeit von 130.000 bis 170.000 N/mm aufweist, vorzugsweise näherungsweise 150.000 N/mm.
Fanglager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass es Bestandteil der Lagerung eines Turboladers o der einer elektrischen Maschine ist.
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DE201010035183 DE102010035183A1 (de) 2010-08-24 2010-08-24 Fanglager für eine Magnetlagerung

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