具有一体式支承轴承的径向-轴向磁力轴承以及用于操作该磁力轴承的方法技术

本发明专利技术涉及一种磁力轴承，该磁力轴承具有内圈和布置成与内圈同中心的外圈，其中，内圈和外圈借助于轴向磁体和径向磁体相对于彼此以可旋转的方式支撑，其特征在于，该磁力轴承具有支承轴承，该支承轴承在轴向方向和径向方向两个方向上集成到外圈和/或内圈中。

Radial axial magnetic bearing with integral bearing and method for operating the magnetic bearing

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有一体式支承轴承的径向-轴向磁力轴承以及用于操作该磁力轴承的方法
本专利技术涉及磁力轴承以及用于操作磁力轴承的方法。
技术介绍
磁力轴承在现有技术中已经公知很长时间并且磁力轴承允许两个轴承部分相对于彼此的非接触式布置。特别地，由于所述轴承部分之间的低摩擦可以忽略不计，因而可以提供一种转子，该转子可实现的转速高于通常情况下滑动轴承或滚子轴承可实现的转速。通常地，将磁体例如永磁体和/或线圈集成在磁力轴承的转子和定子中来形成磁力轴承。通常可以简单地通过施加电压来操作线圈。由于使用供有电压的线圈，例如，在电力故障的情况下，存在转子将相对于定子脱离其非接触式布置并毁坏轴承的风险。出于安全原因，在这种情况下，磁力轴承因此通常具有捕获转子的支承装置。通常地，该支承装置被布置成对特别地位于外圈与内圈之间的安装空间进行填充，这妨碍了集成在其他部件中。此外，磁力轴承的高能量需求在许多情况下对于使用滚子轴承或滑动轴承来替代磁力轴承而言起到决定性作用，然而磁力轴承通常在磨损、噪音产生和可实现的旋转速度方面优于滚子轴承或滑动轴承。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种紧凑构造的磁力轴承，该磁力轴承的效率相对于现有技术已知的磁力轴承得到了改进。本专利技术通过一种磁力轴承实现了这一目的，该磁力轴承具有内圈和布置成与内圈同中心的外圈，其中，内圈和外圈借助于轴向磁体和径向磁体相对于彼此以可旋转的方式安装，其特征在于，磁力轴承具有支承轴承的支承轴承部分，该支承轴承在轴向方向和径向方向两个方向上集成到外圈和/或内圈中。与现有技术相比，支承轴承由于被集成到外圈和/或内圈中而成为磁力轴承的一体部分。因而，支承轴承被集成到或嵌入到内圈和/或外圈中，特别地在例如由于在电力故障而导致内圈和外圈的借助于轴向磁体和径向磁体的安装不再能够得到保证的情况下，使得支承轴承能够在轴向方向或径向方向上捕获内圈或外圈。因而有利的是，可以省略分开的支承装置，否则该分开的支承装置必须布置在外圈与内圈之间并且应当在径向方向或轴向方向上提供安全性。一体式支承轴承可以在轴向方向和径向方向两个方向上(即在与旋转轴线平行和垂直的方向上)有效地捕获转子，该转子由内圈或外圈形成并且以绕旋转轴线可旋转的方式安装，而支承轴承不占据额外的安装空间。优选地，内圈和外圈作为磁力轴承的轴承部分形成了定子和绕旋转轴线旋转的转子的系统。特别地，内圈是定子并且外圈是转子，或者反之内圈是转子并且外圈是定子。例如，对于轴向磁体和径向磁体而言，设置如下：所述内圈包括沿着内圈的周缘布置的多个轴向磁体和/或沿着内圈的周缘布置的多个径向磁体。特别地设置如下：该支承轴承布置在内圈和/或外圈的边缘区域中并且基本上与内圈或外圈的基部本体的表面齐平地终止。例如，支承轴承至少部分地布置在内圈的指向外圈的边缘上。进一步设置如下：轴向磁体和径向磁体包括电磁体。特别地，电磁体各自具有可以被供给电压以产生磁场的线圈。通过控制对线圈施加电压，由线圈形成的磁场可以受到控制。特别地设置如下：支承轴承集成在内圈和/或外圈中，使得该支承轴承形成提供给外圈和/或内圈的斜面。在从属权利要求和参照附图的描述中给出本专利技术的有利实施方式和改进。根据本专利技术的另一优选实施方式设置如下：外圈构造成多个部件且在组装状态下具有朝向内部敞开的凹部，内圈伸到该凹部中。以这种方式有利的是，可以形成其中外圈包围内圈的磁力轴承。因而，外圈的多个部分通过固定装置优选地可分离地连接在一起。特别地设置如下：外圈、内圈和一体式支承轴承被堆叠成旋转对称的圈以形成磁力轴承。根据本专利技术的另一优选实施方式设置如下：支承轴承具有第一支承轴承部分和第二支承轴承部分，其中，第一支承轴承部分被集成到内圈中并且第二支承轴承部分被集成到外圈中。特别地，第一支承轴承部分和第二支承轴承部分构造成使得第一支承轴承部分和第二支承轴承部分在轴向方向和径向方向两个方向上均彼此相对。在此，第一支承轴承部分和第二支承轴承部分由于布置在内圈与外圈之间的间隙而彼此分离。进一步可以设想的是，第一支承轴承部分和第二支承轴承部分沿其周缘构造以便为磁力轴承提供斜面。优选地设置如下：第一支承轴承部分或第二支承轴承部分被一体地构造且沿着内圈或外圈的整个周缘延伸例如沿着内圈或外圈的整个边缘延伸。根据本专利技术的另一实施方式设置如下：支承轴承包括用于使不同磁路去耦的磁通分离部。在此，不同的磁场优选地由不同的磁体特别地由电磁体发射。特别地，磁通分离部被布置在轴向磁体中的一个轴向磁体与径向磁体中的一个径向磁体之间。以这种方式，可以为轴承部分即内圈和外圈的径向布置和轴向布置设定磁场，该磁场基本上不受相邻磁场的影响。根据本专利技术的另一实施方式设置如下：屏蔽装置由铝、奥氏体钢、青铜和/或陶瓷或其它非磁性材料制成。特别地设置如下：支承轴承由非磁性材料制成且形成磁通分离部。通过使用铝、奥氏体钢、青铜和/或陶瓷，磁场可以特别有效地相互去耦。根据本专利技术的另一实施方式设置如下：轴向磁体和径向磁体包括用于对磁场进行定向的极靴。通过使用极靴，由缠绕在极芯上的线圈中的一个线圈形成的磁场可以以目标方式被定向，由此可以有利地减小磁力轴承的功率损耗。特别地设置如下：极靴形成为圆圈的一部分。换句话说，极靴优选地构造成弯曲的，使得所述极靴的曲率与内圈或外圈的半径匹配。优选地，极靴沿着内圈或外圈布置成彼此相邻并形成圆圈。根据本专利技术的另一实施方式设置如下：多个轴向磁体或径向磁体通过单件式或两件式极靴连接在一起。为此优选地设置如下：单件式或两件式极靴具有各自形成用于轴向磁体或径向磁体中的一者的极芯的多个突起，其中，所述突起被线圈包围或由线圈包裹。以这种方式，安装极靴需要较少的孔，这对于单个磁场具有有利的效果。特别地，两件式极靴被设置用于连接多个径向磁体并且单件式极靴被设置用于连接多个轴向磁体。进一步设置如下：两件式极靴由两个基本上适合的极靴半部构成，所述极靴半部在组装状态下形成极靴，其中，多个轴向磁体或径向磁体经由该极靴连接在一起。根据本专利技术的另一实施方式设置如下：单件式极靴具有大致环状或部分圆形的基部本体，其中，从环状或部分圆形的基部本体突出有至少一个突起，其中，该突起被线圈包围以形成轴向磁体或径向磁体。在此，该突起优选地为轴向磁体或径向磁体的一体部分。特别地，单件极靴具有用于每个轴向磁体或径向磁体的一个突起。特别地，可以设想的是，所有的轴向磁体经由单个共用极靴连接在一起。这种共用极靴的构型允许减少必须组装以形成磁力轴承的部件的总数。这对于生产中造成的成本具有有利的影响并且降低了在磁力轴承的组装之后各个轴向和/或径向磁体以不规则间隔布置的可能性。除了与生产公差相关的这种改进之外，随着极靴数量的减少各个极靴之间的气隙数量也得以减少，这最终对所产生的磁场具有有利的效果。特别地设置如下：单件式或两件式极靴由环状基部本体构成，其中，各个突起从基部本体铣削而成。根据本专利技术的另一实施方式设置如下：两件式极靴在组装状态下包围具有至少一个突起的大致环状或部分圆形的基部本体。优选地，两件式极靴包括两个极靴半部，所述极靴半部优选地在平行于旋转轴线延伸的方向上布置在彼此之上以形成极靴。例如，所述极靴半部从上面和下面拧紧到定子上。特别地，如在单件式极靴中那样被设置如下：突起被线圈包围特别地被线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁力轴承(10)，所述磁力轴承(10)具有内圈(1)和布置成与所述内圈(1)同中心的外圈(2)，其中，所述内圈(1)和所述外圈(2)借助于轴向磁体(11)和径向磁体(12)相对于彼此以可旋转的方式安装，其特征在于，所述磁力轴承(10)具有支承轴承(3)的支承轴承部分(3’、3”)，所述支承轴承在轴向方向和径向方向两个方向上集成到所述外圈(2)和/或所述内圈(1)中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.21 DE 102015108081.81.一种磁力轴承(10)，所述磁力轴承(10)具有内圈(1)和布置成与所述内圈(1)同中心的外圈(2)，其中，所述内圈(1)和所述外圈(2)借助于轴向磁体(11)和径向磁体(12)相对于彼此以可旋转的方式安装，其特征在于，所述磁力轴承(10)具有支承轴承(3)的支承轴承部分(3’、3”)，所述支承轴承在轴向方向和径向方向两个方向上集成到所述外圈(2)和/或所述内圈(1)中。2.根据权利要求1所述的磁力轴承(10)，其中，所述外圈(2)构造成多个部件且在组装状态下具有朝向内部敞开的凹部，所述内圈(1)伸到所述凹部中。3.根据前述权利要求中的任一项所述的磁力轴承(10)，其中，所述支承轴承(3)具有第一支承轴承部分(3’)和第二支承轴承部分(3”)，其中，所述第一支承轴承部分(3’)集成到所述内圈(1)中并且所述第二支承轴承部分(3”)集成到所述外圈(2)中。4.根据前述权利要求中的任一项所述的磁力轴承(10)，其中，所述支承轴承(3)包括用于使不同磁路相互去耦的磁通分离部。5.根据前述权利要求中的任一项所述的磁力轴承(10)，其中，屏蔽装置由铝、奥氏体钢、青铜和/或陶瓷制成。6.根据前述权利要求中的任一项所述的磁力轴承(10)，其中，所述轴向磁体(11)和所述径向磁体(12)包括用于对磁场进行定向的极靴(6)。7.根据权利要求6所述的磁力轴承(10)，其中，多个轴向磁体(11)或径向磁体(12)经由单件式或两件式极靴(6)连接在一起。8.根据权利要求6或7所述的磁力轴承(10)，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯·潘特克，郑清华，埃哈德·兰佩斯伯格，贝恩德·吕内堡，约根·罗尔曼，弗洛里安·迪格纳特，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯罗特艾德有限公司，蒂森克虏伯磁悬浮列车有限公司，蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE