[发明专利]具有力补偿的磁性轴承

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有磁装置的磁轴承设备，该磁装置设计为环形并且具有一个中轴线，以便使轴能旋转地通过磁力保持在中轴线上。

背景技术

对于不具有永磁偏(Vormagnetisierung)的、常规的径向的磁轴承来说，产生稳态磁偏的三相电流绕组的应用是已知的。举例来说可以参阅文献DE 23 58 527 A1。该文献提出的主动磁性轴承中具有旋转驱动器，该驱动器设计为由定子和动子组成且具有通过传感器监测的气隙。由定子绕组通过交流电供电所产生的旋转场与定子的绕组通过增益放大器的输出电流产生的控制场叠加。

除此之外文献EP 2 148 104 A1公开了一种磁性径向轴承，该轴承具在周向上分布地布置的电磁体。这些电磁体分别具有一种共同线圈来产生磁偏以及磁性的、多相的旋转场。线圈的第一和第二半部分各自连接在星形节点中。这两个星形节点设置为用于连接在用于磁偏激励的直流电源上。其余的线圈端部设置为并联地连接在用于旋转场的相应的、多项的三相电流控制器上。

磁轴承用作可旋转的轴的轴承。同时它还要对稳定地作用在轴上的重力进行补偿。除此之外它还需对其他的能预定的力，例如由不平衡而产生的力进行补偿。为了对这些能预定的力进行补偿并同时使轴定心，相应地敷设磁轴承的控制或调节装置及磁轴承线圈。

文献DE 23 42 767 A1中一类磁轴承设备是已知的。举例来说这里在罐形永磁体中安置电磁体，并且它们与悬浮在其上的另一个永磁体共同作用。

文献WO 95/20260 A1给出了具有特殊绕组的、用于合并产生同样的转矩和剪切力的电感机。一种类似的具有由磁性支承的转子的电机由文献DE 91 12 183 U1给出。

此外文献US 3 791 704 A给出了一种磁性轴承，其中永磁体在它的位置上螺栓能调节地控制。

发明内容

本发明的目的在于，给出提出可以以低廉成本制造出的磁轴承设备。此外应提出一种对可旋转的轴的磁性支承的改进方法，由此能对作用在轴上的、能预定的力进行补偿。

依据本发明的目的由一种根据权利要求1的磁轴承设备实现。

优选地轴的轴承通过两个不同的、彼此独立的磁装置来实现。第一磁装置用于将轴保持在轴承的中轴线上，并且第二磁装置用于对作用在轴上的、能预定的力进行补偿。通过这种责任的分工，可以将第一磁装置设置的明显更小些，因为它例如不需要额外地一直对重力进行辅助补偿。由此磁轴承的电子件的所占空间降低。

在一个实施方案中第二磁装置具有一个永磁体。当需要补偿轴的重力时，其特别有利，该补偿无需电流，因为所需的磁力由一个或多个永磁体施加。

特别地，永磁体与用来补偿能预定的力的第一磁装置的中轴线之间的径向距离可以通过集成在磁轴承设备内的调节装置来调节。如果能预定的力发生了变化，则其变得非常有利。举例来说，轴或轴承的重量发生改变后，所要补偿的重力也发生改变，因此相应的调节装置是有利的。当轴或轴承出现不平衡时，同样通过适当的调节，对这个不平衡进行补偿。

第二磁装置设计为环形并且与第一磁装置同心。由此可以沿任意径向对能预定的力进行补偿。

特别地，第一磁装置包括第一线圈系统而第二磁装置包括第二线圈系统并且每个线圈系统分别具有多个极对，且第二线圈系统的极对数正好比第一线圈系统的极对数小或大一。由此在磁轴承设备的一侧的两个同向极互相加强(例如两个北极；一个来自第一磁装置而另一个来自第二磁装置)而在相反的另一侧两个反向极之间相互削弱(一个北极和一个南极；一个来自第一磁装置而另一个来自第二磁装置)。

由此可以有目的地沿相互加强的极的方向产生力。

除此之外磁轴承设备还可以包括用来驱控第一磁装置的第一逆变器及用来驱控第二磁装置的第二逆变器。由此举例来说可以通过直流电压系统对轴承设备进行供电，如同典型的在电动汽车或混合动力汽车的情况一样。

当能预定的力为重力时，优选地，第二磁装置包括第二调节装置，利用第二调节装置能调节第二磁装置以便补偿作用在轴上的重力。因此第一磁装置无需对重力进行补偿，由此相应地其所占空间变小。

当能预定的力是由于轴的或轴上或轴承上的不平衡引起时，第二磁装置可以包括第二调节装置，利用第二调节装置能调节第二磁装置以便补偿能预定的力。因此可能的是，对作用在不同的径向方向上的动态力进行补偿。

附图说明

现在依据附图对本发明进行进一步阐述，附图示意了：

图1是具有永磁体用来补偿重力的磁轴承的截面图，