[go: up one dir, main page]

DE2917217A1 - Vorrichtung mit traegheitsmoment zur magnetischen aufhaengung - Google Patents

Vorrichtung mit traegheitsmoment zur magnetischen aufhaengung

Info

Publication number
DE2917217A1
DE2917217A1 DE19792917217 DE2917217A DE2917217A1 DE 2917217 A1 DE2917217 A1 DE 2917217A1 DE 19792917217 DE19792917217 DE 19792917217 DE 2917217 A DE2917217 A DE 2917217A DE 2917217 A1 DE2917217 A1 DE 2917217A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
stator
annular
magnetic
ring
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
DE19792917217
Other languages
English (en)
Other versions
DE2917217C2 (de
Inventor
Alain A Robinson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ORG EUROPEENE DE RECH
Organisation Europeenne de Recherches Spatiales
Original Assignee
ORG EUROPEENE DE RECH
Organisation Europeenne de Recherches Spatiales
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
Priority claimed from BE187909A external-priority patent/BE867323A/xx
Priority claimed from BE0/194243A external-priority patent/BE875127R/xx
Application filed by ORG EUROPEENE DE RECH, Organisation Europeenne de Recherches Spatiales filed Critical ORG EUROPEENE DE RECH
Publication of DE2917217A1 publication Critical patent/DE2917217A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2917217C2 publication Critical patent/DE2917217C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
    • B64G1/28—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using inertia or gyro effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
    • B64G1/32—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using earth's magnetic field
    • 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
    • F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/02—Rotary gyroscopes
    • G01C19/04—Details
    • G01C19/06—Rotors
    • G01C19/08—Rotors electrically driven
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/02—Rotary gyroscopes
    • G01C19/04—Details
    • G01C19/16—Suspensions; Bearings
    • G01C19/24—Suspensions; Bearings using magnetic or electrostatic fields
    • 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
    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/47—Cosmonautic vehicles, i.e. bearings adapted for use in outer-space
    • 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
    • F16C2370/00—Apparatus relating to physics, e.g. instruments

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Description

Organisation Europeenne de Recherches Spatial es, Paris / Frankreich
Vorrichtung mit Trägheitsmoment zur magnetischen Aufhängung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit Trägheitsmoment zur magnetischen Aufhängung, welche einen Stator und einen dazu koaxialen peripheren Rotor aufweist, wobei der Stator und der Rotor mechanisch in Beziehung zueinander frei sind und zwischen sich einen Ringspalt bilden.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine solche Vorrichtung zur magnetischen Aufhängung.
.../5 909848/0573
Bei Anwendungsgebieten in der Raumfahrt benötigt man Vorrichtungen mit Trägheitsmoment, die sowohl so leicht wie auch so zuverlässig wie möglich sind, damit sie mit annehmbaren Leistungsdaten kompatibel sind; es ist außerdem wünschenswert, daß diese Vorrichtungen so einfach wie möglich gebaut sind.
Die Vorrichtungen mit Trägheitsmoment weisen ganz allgemein einen Stator auf, der zur Befestigung am Raumfahrzeug vorgesehen ist, sowie einen Rotor, der das gewünschte Trägheitsmoment erzeugt, wenn er sich bezüglich des Stators mit Nenngeschwindigkeit dreht. Eine vorteilhafte Art einer solchen Vorrichtung mit Trägheitsmoment ist so konstruiert, daß Rotor und Stator nicht miteinander mechanisch in Berührung stehen, wobei der Rotor von einer Magnetaufhängung getragen wird. Die bekannten Vorrichtungen dieser Art sind im allgemeinen mechanisch sehr komplex und haben einen Stator mit beträchtlicher Masse.
Eine verbesserte Bauform verwendet das Radialmagnetlager, wie es in der US-PS 4 000 929 beschrieben ist. Dieses Magnetlager weist einen Stator auf,"der aus einer Scheibe besteht, und einen ringförmigen Rotor, der in der gleichen Ebene wie die Scheibe liegt und von dieser durch einen Radialspalt getrennt ist, in welchem ein radiales Magnetfeld erzeugt wird, das die Kräfte, die zum Halten des Rotors ausreichen, erzeugt. Dieses Magnetfeld zur Aufhängung wird von einem Dauermagneten erzeugt, der in der Mitte der Scheibe angeordnet ist. Wenn die Scheibe dünn ist und vier gekrümmte Pol flächen gegenüber der Innenfläche des den Rotor bildenden Ringes aufweist, und wenn diese sich rasch gegenüber dem Stator dreht, so wird der Mag-
909848/0573 '"1^
netfluß im Spalt bei jedem Winkel bereich von 90 Grad bei Drehung des Rotors umgedreht und es entstehen nun beträchtliche Verluste aufgrund des Foucault-Stromes, die die freie Drehung des Rotors behindern. Dieser Nachteil wird beseitigt, wenn der Stator in Form einer Doppelscheibe ausgebildet ist, so daß er zwei Polflächen aufweist, die entlang der Längsachse der Vorrichtung verfahren bzw. verschoben werden und praktisch in parallelen Ebenen ausgerichtet sind, so daß die Bahn des Magnetflusses im Ringrotor verkürzt wird. Diese Ausbildungsform ist jedoch in der Praxis weniger interessant, da hierbei die Rotormasse verringert wird und die Statormasse größer wird.
Bei einem Raumfahrzeug ist es jedoch wünschenswert, die Statormasse so klein wie möglich zu gestalten, damit für das Raumfahrzeug eine größere Nutzlast möglich wird. Außerdem hat der ringförmige Dauermagnet, der in der Mitte des Stators angeordnet ist, ein vergleichsweise kleines Volumen, so daß die Vorrichtung in Querrichtung eine geringe Steifigkeit aufweist, wenn sie als Vorrichtung mit Trägheitsmoment eingesetzt wird. Wenn man bei dieser Vorrichtung das Volumen des Dauermagneten auf dem Stator vergrößert, um eine ausreichende Steifigkeit in Querrichtung zu erzielen, so wird die Statormasse ebenfalls beträchtlich und in nachteiliger Weise vergrößert. Auch unter diesem Gesichtspunkt ist die in der vorgenannten Patentschrift beschriebene Vorrichtung unzulänglich, da die Steifigkeit in Querrichtung bei den Vorrichtungen mit Trägheitsmoment von eminenter Wichtigkeit ist, und ganz besonders bei Vorrichtungen mit hoher Drehzahl und großem Trägheitsmoment.
.../7 909848/0573
In der US-PS 4 043 614 ist eine andere Vorrichtung dieser Art beschrieben. Der Stator und der Rotor weisen bei dieser Vorrichtung einen ringförmigen Dauermagneten auf, auf dessen einander gegenüberliegenden Flächen zwei dUnne parallele ringförmige Pol schuhe aus einem den Magnetfluß durchlassenden Material befestigt sind. Die ringförmigen Pol schuhe des Stators und des Rotors erstrecken sich in zwei parallelen Ebenen. Die Pol schuhe des Stators sind mit Einschnitten zur Aufnahme elektrischer Wicklungen ausgebildet, die sich über Segmente erstrecken, um eine magnetische Induktionswirkung in den permeablen Ringen nahe dem Rotor zu erzeugen.
Ein größerer Nachteil dieser Ausbildungsform liegt darin, daß der Stator keine für den Magnetfluß permeable Bahn aufweist, der zwischen den Pol schuhen strömt, welche die Wicklungen tragen, wodurch die mechanische Festigkeit der magnetischen Aufhängung begrenzt ist.
Andererseits stellt sich bei dieser Konstruktionsform das Problem, daß die Wicklungen, die die Polschuhe des Stators tragen, nicht einfach herzustellen und zusammenzufügen bzw. zu montieren sind, überdies macht die Anwesenheit von Kerben in den Pol schuhen zur Aufnahme der Wicklungen diese Polschuhe nicht steif genug; um nun sicherzustellen, daß diese Polschuhe stark genug sind, muß der Stator mit ausreichenden Versteifungseinrichtungen versehen werden, wodurch die Masse des Stators vergrößert wird. Außerdem werden dadurch, daß Kerben vorhanden sind, nicht unbeträchtliche Foucault-Strom© erzeugt, die Rotationsverluste noch fördern.
.../8 909848/05 73
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit Trägheitsmoment zu schaffen, weiche ein geringes Gewicht aufweist, einfach aufgebaut ist und bei welcher der Rotor um den Stator ohne mechanischem Kontakt mit diesem angeordnet ist, so daß die Probleme der vorgenannten Art nicht mehr auftreten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rotor einen ringförmigen Dauermagneten aufweist, welcher in Richtung der gemeinsamen Achse der Vorrichtung magnetisiert ist, wobei dieser Magnet zwischen zwei dünnen ringförmigen, ebenen und parallelen Polschuhen eingeschlossen ist, die sich in zur gemeinsamen Achse senkrechten Ebenen erstrecken, und daß ferner der Stator einen Ring mit U-förmigem Querschnitt aufweist, welcher ein ringförmiges zylindrisches Stegteil, das sich parallel zur gemeinsamen Achse erstreckt, sowie zwei ebene, parallele ringförmige Schenkel aufweist, die sich jeweils in derselben Ebene wie die ringförmigen Polschuhe des Rotors erstrecken, wobei die ringförmigen Schenkel und die PoI-schuhe zwischen sich zwei radiale ringförmige Radial spalten bilden, und wobei mehrere Paare elektrischer Wicklungen auf das zylindrische Stegteil des Stators gewickelt sind, von denen eine jede sich über die Länge eines abgegrenzten Segmentes erstreckt, wobei die elektrischen Wicklungen bei durchfließendem Strom Magnetflüsse erzeugen, die durch die radialen Spalten strömen und entlang des Itafangs der ringförmigen Pol schuhe des Rotors fließen.
Damit weist der Rotor nur einen ringförmigen Dauermagneten zur Erzeugung eines Magnetflusses auf, der dazu dient, die axiale Ausrichtung zum Stator sicherzustellen, und wobei dieser ringförmig ausgebildet und einen U-förmigen
909848/0573 .../9
Querschnitt aufweist, der einen zylindrischen ringförmigen Abschnitt hat, der sich parallel zur gemeinsamen Achse des Stators und des Rotors erstreckt, sowie zwei ebene parallele ringförmige Schenkel, die sich senkrecht zu dieser Achse erstrecken, wobei der zylindrische ringförmige Abschnitt die elektrischen Wicklungen trägt, die sich über die Länge abgegrenzter Segmente erstrecken, um die Magnetflüsse zu erzeugen, die zur Steuerung der Aufhängung dienen.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel v/eist der Rotor einen Außenring aus nicht-magnetischem Material auf, welcher über seinen äußeren Umfang befestigt ist und gegebenenfalls selbst von einem zweiten Ring aus magnetischem Material umgeben sein kann.
Die erfindungsgemäß verbesserte Vorrichtung hat die folgenden Vorteile:
a) die Wicklungen lassen sich auf dem Stator sehr leicht anbringen,
b) die Masse des Stators wird durch eine geringfügige Verringerung des mittleren Halbmessers der Teile der Wicklungen, die außerhalb des U-förmigen Bereiches liegen, und wegen des Fehlens von Einschnitten in den zum U-förmigen Bereich parallelen Schenkeln, wodurch es überflüssig wird, Versteifungen vorzusehen, verringert,
c) die Rotationsverluste v/erden" vermindert, v/eil die dem •Ringspalt zugekehrten Flächen der Schenkel des U-förmigen Profils kontinuierlich verlaufen,
.../10
909848/0573
d) das Moment des magnetischen Dipols der Vorrichtung wird beträchtlich verringert (Wirkung der magnetischen Ausrichtung zum Erdmagnetfeld), wegen der Kurzschlußwirkung des nicht wirksamen Anteils des Magnetflusses des Dauermagneten,
e) der magnetische Widerstand der Magnetbahnen, über welche die Wicklungsströme des Stators fließen, wird beträchtlich verringert, was zu einer Verringerung des Energieverbrauchs führt,
f) es wird möglich, ein ebenfalls ringförmiges luftdichtes Gehäuse zu schaffen, das mechanisch fester als die herkömmlichen zylindrischen Gehäuse ist, wodurch sich die Masse der gesamten Anordnung verringern läßt,
g) es ist möglich, eine größere Aufhängungsfläche wegen des ringförmigen Stators zu erzielen, ohne die Statormasse zu erhöhen.
Nachstehend wird nun die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispieles der Erfindung;
Fig. 2 eine vereinfachte Schnittansicht, in welcher die Bahn des vom Dauermagneten erzeugten Magnetflusses zur Aufhängung dargestellt ist;
Fig. 3 eine Teilansicht, die die Bahn der Magnetflüsse zur Steuerung bei einer Koordinatenachse in der Ebene der Vorrichtung zeigt;
.../11
909848/0573
Fig. 4 eine Teilansicht, die ein zweites Ausführungsbeispiel zeigt, und
Fig. 5 eine Teilansicht mit der Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels.
Wie Fig. 1 zeigt, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentl ichen einen Ringstator 1 und einen peripheren Ringrotor 2 auf, der vom Stator durch einen Ringspalt 3 getrennt ist und mit diesem in keiner Weise in mechanischem Kontakt steht. Die Ringe 1 und 2 sind koaxial, ihre gemeinsame Achse ist Z, und sie sind so angeordnet, daß sie in derselben Ebene X-Y gehalten werden, die senkrecht zur Achse Z ist. Der Stator 1 ist so ausgebildet, daß er mittels Befestigungsbügeln 4 aa einem Raumfahrzeug befestigt werden kann.
Der Stator 1 ist ein Eisenring mit einem Profil, das im Schnitt U-förmig aussieht, wobei die beiden äußeren Schenkel 11, 13 die zueinander parallelen Polschuhe bilden, die sich senkrecht zur Achse Z erstrecken. Auf dem Stegteil 12 des Stators 1 sind vier elektrische Wicklungen 5 aufgebracht, die sich jeweils über ein Segment des Ringes 1 erstrecken. Diese Wicklungen dienen in an sich bekannter Weise dazu, die Radial stellung des Rotors bezüglich des Stators entsprechend den Achsen X und Y einzustellen und zu steuern; zu diesem Zweck sind sie in bekannter Weise in zwei Steuerschleifen angeordnet, die zu elektronischen Vorrichtungen gehören (die nicht dargestellt sind).
.../12 9 0 9 8 4 8/0573
Der Ringrotor 2 besteht aus einem ringförmigen Dauermagneten 21, der zwischen zwei ebenen eisernen Pol schuhen 22, 23 eingeschlossen ist. Der Ring ist in axialer Richtung magnetisiert. Die Polschuhe 22, 23 erstrecken sich jeweils in den Ebenen der Polschuhe 11, 13 des Stators 1. Der Dauermagnet 21 erzeugt die radialen Magnetflüsse, die in den Ringspalten zwischen den Pol schenkel η 11, 13 des Stators und den ebenen Pol schuhen 22, 23 des Rotors konzentriert sind, wie Fig. 2 zeigt. Diese Magnetströme P erzeugen in den Spalten Kräfte, die die axiale Ausrichtung des Ringrotors bezüglich des Ringstators 1 sicherstellen, wobei die Pol schuhe 22, 23 des Rotors dazu angelegt sind, sich zu den Polschenkeln 11, 13 des Stators in einer Weise auszurichten, daß eine Magnetbahn mit maximaler Permeabilität entsteht. Der Rotor wird auf diese Weise magnetisch und passiv in. drei Freiheitsgraden positioniert: geradlinige Bewegung entlang der Achse Z, Drehung um die Achse X und Drehung um die Achse Y. Diese Bewegungen führen zu relativen Verschiebungen der Rotorebene bezüglich der Statorebene.
Die Radial stellung des Rotors bezüglich des Stators wird durch die Magnetströme R gesteuert, die von den Wicklungen 5 erzeugt werden, welche auf das Stegteil 12 des Stators in der Weise aufgewickelt sind, daß die Wicklungsachsen immer auf den Achsen X und Y liegen.
Betrachtet man nun zum Beispiel die Steuerung der Lage auf der X-Achse, so ergibt sich, daß die Wicklungen auf jeder Achse in der Weise aufgewickelt sind, daß sie einen Magnetfluß in gleicher Richtung entlang der jeweiligen Achse erzeugen. Fig. 3 zeigt die Bahn der Steuerflüs-
909848/0573 _/13
se in dem Fall, daß die Wicklungen auf der X-Achse von einem Strom in einer Richtung erregt werden. Durch Vergleich von Fig. 2 mit Fig. 3 wird ersichtlich, daß sich die Steuerflüsse R zum permanenten Magnetfluß P für die Aufhängung (Fig. 2) in den Spalten 3 addieren, die in der Zeichnung links liegen, und daß sie zum Magnetfluß für die Aufhängung in den in der Zeichnung rechts liegenden Spalten entgegengesetzt sind. Daraus ergibt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Wirkkraft auf den Rotor 2 in der Richtung +X. Bei einem umgekehrten Strom in den Wicklungen auf der X-Achse erzeugte man eine resultierende Wirkkraft in der Richtung -X. Wenn die Wicklungen auf der Y-Achse erregt werden, ergibt sich ein ähnlicher Ablauf.
Man wird feststellen, daß die Steuerflüsse in den Ringen 22, 23 des Rotors an der Peripherie verlaufen, ohne durch den ringförmigen Dauermagneten 21 zu fließen (in Fig. 3 nicht dargestellt, aber in Fig. 2 ersichtlich). Diese Besonderheit macht es möglich, die erforderlichen Kräfte zur radialen Positionierung mit relativ kleineren Wicklungen zu erzeugen, da die magnetisch treibenden Kräfte dieser Wicklungen nicht den magnetischen Widerstand überwinden müssen, der beim Dauermagneten normalerweise groß ist.
Auf seinem äußeren Umfang trägt der Rotor 2 einen Außenring 25 aus nicht-magnetischem Material, der zur Einstellung und Justierung der Rotormasse auf dem gewünschten Wert dient. Dieser Ring kann auch dazu dienen, die Zentrifugalkräfte in den Eisenteilen des Rotors innerhalb annehmbarer Grenzen zu halten.
909848/0573
Bei dem in Fig. 4 dargestellten verbesserten Ausführungsbeispiel ist der Ring 25 von einem zweiten Ring 26 aus magnetischem Material umgeben, um eine Bahn mit geringem magnetischen Widerstand für die von den Wicklungen 5 erzeugten Magnetflüsse zu schaffen, was dazu beiträgt, den magnetischen Widerstand und folglich den Energieverbrauch zu verringern.
Bei einem anderen verbesserten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 trägt der Stator auf der Außenfläche eines seiner ebenen Schenkel - im vorliegenden Fall des Schenkels 11 einen Außenring 14 aus nicht-magnetischem Material, dessen Breite kleiner als die Breite des Spaltes 3 ist. Dadurch, daß der Ring 14 vorhanden ist, wird verhindert, daß der Spalt geschlossen wird, wenn die Anordnung zur magnetischen Aufhängung nicht in Betrieb ist.
Um den Rotor um die Achse Z in Drehung zu versetzen, sind auf dem unteren Polschuh 23 des Rotors mehrere flache Dauermagneten 24 vorgesehen, die auf dessen äußerem Umfang verteilt und mit alternierender magnetischer Polarisierung so angeordnet sind, daß die Pole eines Antriebsmotors für den Rotor gebildet werden. Auf einen nicht-leitenden flachen Ring 15, der am Stator so befestigt ist, daß er etwas von den Flachmagneten 24 entfernt ist, ist eine Spulenanordnung 16 aufgewickelt.
Zusammenfassend bezieht sich die Erfindung auf einen Ringstator, der von einem peripheren Rotor umgeben ist. Der Rotor weist einen ringförmigen Dauermagneten auf, um einen Magnetfluß zu erzeugen, der dazu dient, die axiale Ausrichtung zum Stator sicherzustellen. Der Stator hat einen U-förmigen Querschnitt, wobei sich ein zylindrischer
909848/0573
ringförmiger Teil parallel zur gemeinsamen Achse von Stator und Rotor erstreckt; weiterhin weist der Stator zwei ebene parallele ringförmige Schenkel auf, die sich senkrecht zur gemeinsamen Achse erstrecken, wobei der zylindrische ringförmige Abschnitt die elektrischen Wicklungen trägtj die sich über die Länge abgegrenzter Segmente erstrecken, um die Magnetflüsse zur Steuerung der Aufhängung zu erzeugen.
9 0 9 8 48/0573
Leerseite

Claims (5)

  1. 29 1721?
    Organisation Europeenne de Recherches
    Spatiales, Paris / Frankreich
    Vorrichtung mit Trägheitsmoment zur
    magnetischen Aufhängung
    PATENTANSPRÜCHE
    \ly Vorrichtung mit Trägheitsmoment zur magnetischen Aufhängung, welche einen Stator und einen dazu koaxialen peripheren Rotor aufweist, wobei der Stator und der Rotor mechanisch in Beziehung zueinander frei sind und zwischen sich einen Ringspalt bilden, dadurch GEKENNZEICHNET, daß der Rotor (2) einen ringförmigen Dauermagneten (21) aufweist, welcher in Richtung der gemeinsamen Achse (Z) der
    .../2
    909848/0573
    ORIGINAL INSPECTED
    Vorrichtung magnetisiert ist, wobei dieser Magnet (21) zwischen zwei dünnen ringförmigen ebenen und parallelen Polschuhen (22, 23) eingeschlossen ist, die sich in zur gemeinsamen Achse (Z) senkrechten Ebenen erstrecken, und daß ferner der Stator (1) einen ring mit U-förmigem Querschnitt aufweist, welcher ein ringförmiges zylindrisches Stegteil, das sich parallel zur gemeinsamen Achse (Z) erstreckt, sowie zwei ebene, parallele ringförmige Schenkel (11, 13) aufweist, die sich jeweils in derselben Ebene wie die ringförmigen Pol schuhe (22, 23) des Rotors (2) erstrecken, wobei die ringförmigen Schenkel (11, 13) und die Pol schuhe (22, 23) zwischen sich zwej ringförmige Radialspalten (3) bilden und wobei mehrere Paare elektrischer Wicklungen (5) auf das zylindrische Stegteil (12) des Stators (1) gewickelt sind, von denen eine jede (5) sich über die Länge eines abgegrenzten Segmentes erstreckt, wobei die elektrischen Wicklungen (5) bei durchfließendem Strom Magnetflüsse (R) erzeugen; die durch die Radialspalten (3) strömen und entlang des Umfangs der ringförmigen Polschuhe (22, 23) des Rotors (2) fließen.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch GEKENNZEICHNET, daß der Rotor (2) einen Außenring (25) aus nicht-magnetischem Material aufweist, welcher auf seinem äußeren Umfang zum Einstellen bzw. Nachstellen der Masse auf einen gewünschten Wert befestigt ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch GEKENNZEICHNET, daß der Außenring (25) von einem zweiten Ring (26) aus magnetischem Material umgeben ist.
    .../3 909848/0573
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch I5 dadurch GEKENNZEICHNET, daß der Stator (1) einen Außenring (14) aus nichtmagnetischem Material aufweist, welcher auf der Außenfläche mindestens einer seiner ebenen Schenkel (11 bzw. 13) befestigt ist, und dessen Breite kleiner als die Breite des Spaltes (3) ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch GEKENNZEICHNET, daß einer der ringförmigen Pol schuhe (22 bzw. 23) des Rotors (2) mehrere flache Dauermagnete (24) trägt, die über seinen äußeren Umfang verteilt und mit alternierenden magnetischen Polarisierungen so angeordnet sind, daß Pole für einen Antriebsmotor für den Rotor (2) entstehen, und daß ferner der Stator (1) einen nicht-leitenden Flachring (15) trägt, welcher sich auf der Seite der flachen Dauermagneten (24) diesen gegenüber erstreckt und eine Anordnung elektrischer Spulen (16) trägt, so daß das Magnetfeld des Motors entsteht.
    9098 4 8/0573
DE19792917217 1978-05-22 1979-04-27 Vorrichtung mit traegheitsmoment zur magnetischen aufhaengung Granted DE2917217A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE187909A BE867323A (fr) 1978-05-22 1978-05-22 Dispositif a moment d'inertie a suspension magnetique
BE0/194243A BE875127R (fr) 1979-03-27 1979-03-27 Dispositif a moment d'inertie a suspension magnetique

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2917217A1 true DE2917217A1 (de) 1979-11-29
DE2917217C2 DE2917217C2 (de) 1990-08-23

Family

ID=25650785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19792917217 Granted DE2917217A1 (de) 1978-05-22 1979-04-27 Vorrichtung mit traegheitsmoment zur magnetischen aufhaengung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4285553A (de)
DE (1) DE2917217A1 (de)
FR (1) FR2426830A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3030575A1 (de) * 1980-08-13 1982-03-11 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Magnetische lagereinrichtung
CN113323963A (zh) * 2021-04-22 2021-08-31 东南大学 具有磁极旁路的定子永磁电机磁轴承及其偏置力调节方法

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55145816A (en) * 1979-04-28 1980-11-13 Mitsubishi Precision Co Ltd Magnetically floatingly supported rotary wheel
US4577460A (en) * 1980-10-10 1986-03-25 Wirsching Wayne S Method and apparatus for generating energy
US4417772A (en) * 1981-04-10 1983-11-29 Agence Spatiale Europeenne Method and apparatus for controlling the energization of the electrical coils which control a magnetic bearing
FR2519137A1 (fr) * 1981-12-24 1983-07-01 Europ Agence Spatiale Detecteur de position a deux axes pour dispositif a suspension magnetique
BE892073A (fr) * 1982-02-09 1982-05-27 Staar Sa Dispositif de maintien d'un verrou magnetique pour tourne disque
FR2524090A1 (fr) * 1982-03-26 1983-09-30 Aerospatiale Dispositif de suspension magnetique pour roue d'inertie
US4486038A (en) * 1982-08-19 1984-12-04 Crucible Society Anonyme Energy storage
FR2570488B1 (fr) * 1984-09-19 1987-01-09 Europ Propulsion Dispositif de detection magnetique des deplacements radiaux d'un rotor
FR2612266B1 (fr) * 1987-03-13 1989-07-13 Aerospatiale Palier magnetique pour le centrage actif, selon au moins un axe, d'un corps mobile selon un autre corps
US5709076A (en) * 1992-09-14 1998-01-20 Lawlor; Shawn P. Method and apparatus for power generation using rotating ramjet which compresses inlet air and expands exhaust gas against stationary peripheral wall
US5302874A (en) * 1992-09-25 1994-04-12 Magnetic Bearing Technologies, Inc. Magnetic bearing and method utilizing movable closed conductive loops
US5469006A (en) * 1992-09-25 1995-11-21 Magnetic Bearing Technologies, Inc. Lorentz force magnetic bearing utilizing closed conductive loops and selectively controlled electromagnets
US5818137A (en) * 1995-10-26 1998-10-06 Satcon Technology, Inc. Integrated magnetic levitation and rotation system
FR2758791B1 (fr) * 1997-01-29 1999-03-26 Centre Nat Etd Spatiales Dispositif de suspension d'une charge utile dans un lanceur spatial
CN100392354C (zh) * 2005-06-30 2008-06-04 上海交通大学 软磁吸悬高速旋转刚体微陀螺
US7825554B2 (en) * 2005-09-20 2010-11-02 Bastian Family Holdings, Inc. Stabilizing power source for a vehicle
EP1939473B1 (de) * 2006-12-29 2018-05-23 Rieter CZ s.r.o. Verfahren für Levitation, Zentrierung, Stabilisierung und Antrieb eines elektromagnetischen funktionellen Teils eines elektromagnetischen Radiallagers und elektrischer Rotationsantrieb, elektromagnetisches Lager und Antriebssystem sowie Spinnmechanismus einer Rotorspinnmaschine
WO2010070562A2 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Lam Research Ag Device for treating disc-like articles and method for oparating same
CN103674426B (zh) * 2013-11-26 2015-12-30 西北工业大学 一种无级可调的转动惯量模拟装置
DE102015114819B3 (de) * 2015-09-04 2016-12-22 Rockwell Collins Deutschland Gmbh Drallradvorrichtung zur Lagestabilisierung eines Raumflugkörpers
US10836512B2 (en) * 2016-05-06 2020-11-17 Honeywell International Inc. Energy efficient spherical momentum control devices
CN106369052B (zh) * 2016-10-24 2023-03-24 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 磁悬浮轴承
CN106892115A (zh) * 2017-04-01 2017-06-27 李宣南 一种碟形载人飞行装置
CN113422539B (zh) * 2021-06-25 2022-12-13 上海隐冠半导体技术有限公司 一种磁悬浮旋转运动装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2210995B1 (de) * 1972-03-08 1973-07-26 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Magnetische Vorrichtung, ins besondere für ein Schwungrad
DE2341850A1 (de) * 1972-08-23 1974-04-04 Europ Propulsion Schwingungsdaempfer fuer magnetlager
DE2413068A1 (de) * 1974-03-19 1975-10-02 Teldix Gmbh Anordnung zur magnetischen lagerung
DE2518735A1 (de) * 1974-05-09 1975-11-27 Europ Propulsion Magnetische lager
DE2457783A1 (de) * 1974-12-06 1976-06-16 Pfeiffer Vakuumtechnik Magnetische anordnung
DE2649182A1 (de) * 1975-10-28 1977-05-12 Cambridge Thermionic Corp Magnetische lagereinrichtung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1613142A1 (de) * 1967-04-29 1970-05-21 Heliowatt Werke Elek Zitaets G Anordnung zur Zentrierung einer Welle,insbesondere bei elektrischen Geraeten und Apparaten
US4114960A (en) * 1973-01-18 1978-09-19 Societe Europeenne De Propulsion Radial displacement detector device for a magnetic bearing
DE2337696C3 (de) * 1973-07-25 1982-12-09 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Magnetische Vorrichtung, insbesondere für ein Schwungrad
US4000929A (en) * 1975-07-03 1977-01-04 The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration Magnetic bearing system
US4156548A (en) * 1976-02-27 1979-05-29 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Magnetic suspension and pointing system
US4077678A (en) * 1976-07-30 1978-03-07 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Energy storage apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2210995B1 (de) * 1972-03-08 1973-07-26 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Magnetische Vorrichtung, ins besondere für ein Schwungrad
DE2341850A1 (de) * 1972-08-23 1974-04-04 Europ Propulsion Schwingungsdaempfer fuer magnetlager
DE2413068A1 (de) * 1974-03-19 1975-10-02 Teldix Gmbh Anordnung zur magnetischen lagerung
DE2518735A1 (de) * 1974-05-09 1975-11-27 Europ Propulsion Magnetische lager
DE2457783A1 (de) * 1974-12-06 1976-06-16 Pfeiffer Vakuumtechnik Magnetische anordnung
DE2649182A1 (de) * 1975-10-28 1977-05-12 Cambridge Thermionic Corp Magnetische lagereinrichtung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3030575A1 (de) * 1980-08-13 1982-03-11 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Magnetische lagereinrichtung
CN113323963A (zh) * 2021-04-22 2021-08-31 东南大学 具有磁极旁路的定子永磁电机磁轴承及其偏置力调节方法
US11536315B2 (en) 2021-04-22 2022-12-27 Southeast University Magnetic bearing of stator permanent magnet motor with magnetic pole bypasses and bias force adjusting method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
FR2426830B1 (de) 1984-05-04
DE2917217C2 (de) 1990-08-23
US4285553A (en) 1981-08-25
FR2426830A1 (fr) 1979-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2917217A1 (de) Vorrichtung mit traegheitsmoment zur magnetischen aufhaengung
DE3409047C2 (de)
DE2843384C2 (de) Elektrische Maschine
DE3249217C2 (de) Elektrischer Schrittmotor
DE2919581C2 (de)
DE2457783A1 (de) Magnetische anordnung
DE69501066T3 (de) Synchronmotor mit im Rotor eingebetteten Permanentmagneten
DE2807834A1 (de) Halleffekt-kodiergeraet fuer winkelstellungen von wellen
DE2225442B2 (de) Kollektorloser Gleichstrommotor
DE3412265A1 (de) Elektrischer schrittmotor
DE2504766A1 (de) Wirbelstromdaempfer
DE2738789C3 (de) Elektrischer Schrittmotor
DE4421594A1 (de) Vorrichtung zur Veränderung der magnetischen Luftspaltinduktion in elektromechanischen Energiewandlern, bei denen der magnetische Widerstand des magnetischen Schließungskreises in der Maschine variabel ist
DE102014214469A1 (de) Rotor für eine elektrische Maschine
EP0614263A1 (de) Einphasiger Reluktanzmotor zum Starten dieses Motors in einer gewünschten Drehrichtung
DE2613038A1 (de) Schrittmotor
DE1763858C2 (de) Elektrische Maschine
EP3616310B1 (de) E-motor mit verdrehbaren rotorsegmenten zur reduzierung des magnetflusses
DE1613780A1 (de) Kleiner selbstanlaufender Wechselstrom-Synchronmotor
DE2114040C3 (de) Magnetische Lagerung
DE2913691C2 (de) Ständer für einen bürstenlosen Elektromotor
DE2243923C2 (de) Kollektorloser Gleichstrommotor
DE3213263C2 (de) Einphasenschrittmotor
WO2018149932A1 (de) Magnetlager und verfahren zum betrieb eines magnetlagers
EP3513483A1 (de) Segmentmagnet und permanentmagnetmotor mit segmentmagneten

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee