磁性轴承组件制造技术

一种具有非对称定子的径向磁性轴承组件。该组件包括较少或较小的电磁体和容量，且与使用中转子上方的两个上象限中的电磁体和容量相比，该组件在使用中转子下方的两个下象限中包括较少或较小的电磁体和容量。这在两个下象限中形成空间，其可有利地用于让仪表装置运动和从组件的其他位置进行冷却，以使得轴承组件更紧凑，且还能放置仪表装置并在靠近转子的最需要之处进行冷却。

Magnetic bearing assembly

【技术实现步骤摘要】
磁性轴承组件
本专利技术涉及磁性轴承组件且更具体涉及对具有大致水平轴的径向磁性轴承的改进。
技术介绍
磁性轴承可与旋转设备整合，例如飞轮、涡轮、分子泵、涡轮膨胀机、涡轮压缩机、吹风机、纱锭、冷却装置等。例如，飞轮设计为存储旋转能量。配备有常规轴承的飞轮被限制为数千RPM(转每分钟)的旋转速率，而配备有磁性轴承的可达到十万RPM。磁性轴承可用于支撑和定位旋转机械，以用于需要低机械磨损、无润滑、相对高旋转速度、在严苛环境中操作和/或相对较低摩擦损耗中的一种或多种的应用。磁性轴承包括转动器和定子。转动器与磁性轴承所要支撑的旋转机械的轴联接。径向磁性轴承的定子结构通常围绕转子以90°的扇区进行四象限均等分布，每一个扇区具有相同形状和特征。两个位于轴承的顶部且两个位于轴承的底部。每一个扇区特征在于在所有四个象限中其力承载特性相似。每一个象限通过一个或多个电流功率放大器供给，该放大器特征在于其电源电压和其最大电流。此外，径向磁性轴承具有传感器和辅助轴承。传感器是位置传感器且在大多数应用中是旋转速度和温度传感器。位置传感器测量转子/轴的位置，其测量结果被被用在控制回路中，以使得转子/轴处于正确位置。在磁性轴承供电下降或已经故障时，辅助轴承(一个或多个)支撑转子/轴。传感器和辅助轴承必须定位为沿转子/轴靠近定子，使得磁性轴承能沿轴大量延伸。仍然存在改进空间。
技术实现思路
本专利技术的目的提供改进的径向磁性轴承。根据本专利技术，上述目的通过具有非对称定子的径向磁性轴承组件实现。与使用中转子上方的两个上象限中的电磁体和容量相比，该组件在使用中转子下方的两个下象限中包括较少或较小的电磁体和容量。这在两个下象限中形成空间，其可有利地用于让仪表装置运动和从组件的其他位置进行冷却，以使得轴承组件更紧凑，且还能放置仪表装置并在靠近转子的最需要之处进行冷却。根据本专利技术，上述目的还通过包括转子和定子的径向磁性轴承实现。轴承被范围四个象限，在使用中两个上象限沿与重力相反的方向位于转子上方，且在使用中两个下象限沿朝向地球的重力方向位于转子下方。在使用中，转子的延伸基本上垂直于重力。根据本专利技术，定子包括在两个上象限中的电磁体，该两个上象限具有的加总定子容量(jointstatorcapacity)大于转子在轴承处的重力载荷。静态重力还在两个下象限中用作静态容量。两个下象限中的加总定子容量小于两个上象限中的加总定子容量。这使得被两个下象限中的电磁体使用的定子区域加上沿定子的在两个下象限中没有电磁体的可用区域基本上与被两个上象限中的电磁体使用的定子区域大小相同。这是由于大致通过其定子表面给定的磁性轴承的最大力造成的。由此在两个下象限中的转子周围存在可用区域，或作为分离部分的区域，其不仅是总尺寸。这种可用区域必须放置磁性轴承的其他部分。这使得轴承更紧凑。一些优点是，可以以靠近的关系放置转子。转子更易于被应与转子接近的冷却器、仪表装置等所接近。有利地，上象限中的加总定子容量减去转子在轴承处的重力载荷大于两个下象限中的加总定子容量，排除静态容量。在这种情况下，静态容量(即重力)不被考虑。在本专利技术的一些实施例中，定子包括在两个下象限中的电磁体。在这些实施例中，由于电磁体造成的两个下象限中的加总定子容量小于由于两个下象限中的电磁体造成的两个上象限中的加总定子容量的50％。静态容量被考虑在内，由此在两个下象限中需要较少或较小的电磁体。有利地，由于电磁体造成的两个下象限中的加总定子容量为由于电磁体造成的两个上象限中的加总定子容量的30％。电磁体则仅需要占据两个下象限的约三分之一的区域。由此在两个下象限中约三分之二是可用区域。在本专利技术的其他实施例中，径向磁性轴承仅在两个上象限中包括电磁体。即轴承在两个下象限中不具有电磁体且轴承仅针对两个下象限使用静态容量，用于形成朝向地球的向下力。其结果是，在两个下象限中沿定子/转子的可用区域基本上与被两个上象限中的电磁体使用的定子区域具有基本上相同的大小。在原理上，沿定子/转子的两个下象限可用于仪表这种、辅助轴承(一个或多个)和其他器件。在进一步实施例中，在两个上象限每一个中存在电磁体的至少两个独立电路，其各自被一个电流功率放大器馈电。功率放大器向同一象限的电磁体的每一个独立电路输送相同电流。可通过让两个上象限每象限具有两个或更多功率放大器而实现进一步的优点。每一个功率放大器对电磁体的一个独立电路馈电，由此减少每一个功率放大器经历的电感，以由此增加动态容量和/或增加轴承的功率放大器故障容限。有利地，两个下象限中的可用区域至少部分地用于仪表装置。仪表装置包括位置传感器、振动传感器、转子温度传感器、速度传感器中的一个或多个。在一些实施例中，两个下象限中的可用区域至少部分地用于放置一个或多个辅助下落轴承。此外，在磁性轴承故障的情况下，两个下象限中的可用区域还可至少部分地用于放置机械支撑件。有利地，两个下象限中的可用区域至少部分地用于放置用于转子的冷却系统。根据如上所述的本专利技术的径向磁性轴承的不同额外增强可以以任何期望方式组合，只要没有相冲突的特征的组合即可。在将静态重力纳入考量时本专利技术将两个下象限的容量按必要性适配，允许节省可用于实现其他功能(其先前被置于其他位置)的重要空间并提供改善冷却效率的机会。从详细描述中可得知本专利技术的其他优点。附图说明为了说明，将参考之后的附图但非限制性地详细描述本专利技术，其中图1示出了磁性轴承的经过其转子的截面，图2示出了根据图1的磁性轴承的沿其转子的截面，图3通过根据本专利技术径向磁性轴承第一实施例的经过其转子的截面示出了本专利技术的基本原理，图4示出了根据本专利技术第一实施例使用在径向磁性轴承的定子周围形成的空间的例子，例如是在沿其转子轴线的第一位置处，图5示出了根据本专利技术第一实施例使用在径向磁性轴承的定子周围形成的空间的例子，例如是在沿其转子轴线的第二位置处，图6示出了根据图4和5的径向磁性轴承的沿其转子的截面，图7通过根据本专利技术的径向磁性轴承的第二实施例的经过其转子的截面示出了本专利技术的例子。图8通过根据本专利技术的径向磁性轴承的第三实施例的经过其转子的截面示出了本专利技术的例子。具体实施方式为了说明根据本专利技术的方法和装置，将参考图1到8描述其使用方面的一些例子。图1示出了经过径向磁性轴承100的旋转轴线的截面，该径向磁性轴承具有转动器102和定子110。定子被分为四个象限112、114、116、118，在使用中两个上象限112、114沿与重力130相反的方向位于转动器102上方，且在使用中两个下象限116、118沿朝向地球的重力方向位于转动器102下方的。每一个象限包括电磁体122、124、142、144、162、164、182、184，在每一个象限中显示了两个，在每一象限，所述电磁体被至少一个功率放大器125、145、165、185控制。在径向磁性轴承处的垂直静态重力载荷为W190，每一个上象限则需要传递的力192、194，使得垂直力等于W190(两个45°轴线的垂直投影)，以正好保持转子平衡。图2示出了沿根据图1的径向磁性轴承的旋转轴线的侧截面，示出了转子202、定子210和电磁体222、282。还示出了所需要的传感器252,254,256和辅助轴承(一个或多个)270。如图2所示(未按比例)，沿其旋转轴线的延伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种径向磁性轴承，包括转子和定子，轴承被分为四个象限，在使用中两个上象限沿与重力相反的方向位于转子上方，且在使用中两个下象限沿朝向地球的重力方向位于转子下方，在使用中转子的延伸基本上垂直于重力，其特征在于，定子在两个上象限中包括电磁体，两个上象限具有的加总定子容量大于转子在轴承处的重力载荷，且特征在于静态重力在两个下象限中用作静态容量，两个下象限中的加总定子容量小于两个上象限中的加总定子容量，由此，使得被两个下象限中的电磁体使用的定子区域加上沿定子的在两个下象限中没有电磁体的可用区域基本上与被两个上象限中的电磁体使用的定子区域大小相同。

【技术特征摘要】
2017.12.14 EP 17207337.11.一种径向磁性轴承，包括转子和定子，轴承被分为四个象限，在使用中两个上象限沿与重力相反的方向位于转子上方，且在使用中两个下象限沿朝向地球的重力方向位于转子下方，在使用中转子的延伸基本上垂直于重力，其特征在于，定子在两个上象限中包括电磁体，两个上象限具有的加总定子容量大于转子在轴承处的重力载荷，且特征在于静态重力在两个下象限中用作静态容量，两个下象限中的加总定子容量小于两个上象限中的加总定子容量，由此，使得被两个下象限中的电磁体使用的定子区域加上沿定子的在两个下象限中没有电磁体的可用区域基本上与被两个上象限中的电磁体使用的定子区域大小相同。2.如权利要求1所述的径向磁性轴承，其特征在于，上象限中的加总定子容量减去转子在轴承处的重力载荷大于两个下象限中的加总定子容量，排除静态容量。3.如权利要求1或2所述的径向磁性轴承，其特征在于，定子包括在两个下象限中的电磁体，且由于电磁体造成的两个下象限中的加总定子容量小于由于两个下象限中的电磁体造成的两个上象限中的加总定子容量的50％。4.如权利要求3所述的径向磁性轴承，其特征在于，由于电磁体造成的两个下象限中的加总定子容量为由于电磁体造成的两个上象限中的加总定子容量的30％。5.如权利要求1或2所述的径向磁性轴承，其特征在于，轴承仅包括在两个上象限中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：L博德洛克，
申请(专利权)人：斯凯孚磁性机械技术公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR