磁性轴承及用于操作磁性轴承的方法技术

本发明专利技术涉及一种磁性轴承(1)，其具有第一轴承圈(2)和第二轴承圈(3)，第二轴承圈(3)相对于第一轴承圈同心地布置，其中，第一轴承圈和第二轴承圈安装为能够通过电磁体(13、14)绕转动轴线(D)相对于彼此转动；第一轴承圈具有第一磁体排(11)和第二磁体排(12)；磁体排各自包括沿第一轴承圈的周向方向彼此隔开一定距离布置的电磁体；磁体排的电磁体定向为使得它们能够各自在第二轴承圈上施加磁力，该磁力横向于转动轴线并且横向于与转动轴线垂直布置的径向平面(R)定向。本发明专利技术还涉及一种用于操作这种类型的磁性轴承的方法。

Magnetic bearings and methods for operating magnetic bearings

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁性轴承及用于操作磁性轴承的方法
本专利技术涉及一种磁性轴承，该磁性轴承具有第一轴承圈和第二轴承圈，第二轴承圈相对于第一轴承圈同心地布置，其中，第一轴承圈和第二轴承圈安装为能够通过电磁体绕转动轴线相对于彼此转动，其中，第一轴承圈包括第一磁体排和第二磁体排，其中，磁体排各自包括沿第一轴承圈的周向方向彼此隔开一定距离布置的电磁体。本专利技术的另一目的是一种X射线计算机断层扫描设备。本专利技术还涉及一种用于操作这种磁性轴承的方法。
技术介绍
这种类型的磁性轴承用于可相互转动的机械元件的无接触的轴承支撑，并且与滚动轴承或滑动轴承相比，优点在于可以实现特别高的转动速度。此外，磁性轴承允许几乎无噪声的操作。上述类型的磁性轴承例如由DE102015108081A1已知。该磁性轴承包括内圈和外圈，内圈和外圈安装为能够绕转动轴线相互转动。在内圈中，设置总共三个磁体排，每个磁体排由配置为在内圈的周向方向上相互间隔布置的多个电磁体组成。第一磁体排的电磁体布置为使得它们在外圈上施加沿径向方向作用的磁力。这些电磁体构成径向分段磁性轴承。另外两个磁体排中的电磁体布置为使得它们沿轴向方向在外圈上施加磁力。因此，这些电磁体构成轴向分段磁性轴承。已知的磁性轴承在实践中得到完全证实。然而，已经证明不利之处在于，包括大量的电磁体从而导致高的生产成本。
技术实现思路
在本文中，本专利技术的目的是允许以降低的成本生产磁性轴承。该目的通过一种磁性轴承来实现，该磁性轴承具有第一轴承圈和第二轴承圈，第二轴承圈相对于第一轴承圈同心地布置，其中，第一轴承圈和第二轴承圈安装为能够通过电磁体绕转动轴线相对于彼此转动，其中，第一轴承圈包括第一磁体排和第二磁体排，其中，这些磁体排各自包括沿第一轴承圈的周向方向彼此隔开一定距离布置的电磁体，其中，磁体排的电磁体定向为使得其能够各自在第二轴承圈上施加磁力，该磁力横向于转动轴线并且横向于与转动轴线垂直布置的径向平面定向。根据本专利技术的磁性轴承的第一磁体排和第二磁体排的电磁体布置为使得它们能够在第二轴承圈上、特别是在第二轴承圈的工作表面上施加磁力，该磁力包括沿轴向方向和径向方向两者作用的力分量。通过这种布置，可以构成仅具有两个磁体排的磁性轴承。第三磁体排不是必需的，使得可以降低磁性轴承中的电磁体的成本。此外，在第一轴承圈中，可以设置较少数量的用于电磁体的切口，从而额外地降低了生产成本。根据优选的配置，除了第一磁体排和第二磁体排的电磁体之外，磁性轴承不包括另外的电磁体，从而提供特别节省成本的配置。如果磁性轴承配置为没有永磁体，则在构造上是有利的。然后，磁力在第二轴承圈上的作用可以仅源自电磁体。根据优选的配置，磁体排的电磁体分别包括线圈，该线圈绕线圈铁芯缠绕，该线圈铁芯具有位于第一轴承圈与第二轴承圈之间的气隙的方向上的纵向轴线，其中，线圈铁芯的纵向轴线横向于转动轴线并且横向于径向平面定向。这种类型的电磁体的布置允许紧凑的配置。线圈铁芯优选与第一轴承圈一体地配置。替代地，线圈铁芯可以例如通过螺纹连接可拆卸地连接到第一轴承圈。线圈铁芯可以配置为极靴，线圈的磁场通过该极靴被引导到第一轴承圈与第二轴承圈之间的气隙中。极靴优选具有弯曲表面，该弯曲表面适配为第一轴承圈的曲率。根据有利的配置，磁体排的电磁体定向为使得第一磁体排中的电磁体的线圈铁芯的纵向轴线的、从第一轴承圈开始沿第二轴承圈的方向的想象延伸部和第二磁体排中的电磁体的线圈铁芯的纵向轴线的、从第一轴承圈开始沿第二轴承圈的方向的想象延伸部与布置在第一磁体排与第二磁体排之间的径向平面相交。已经证明这种类型的布置是有利的，特别是对于这样的应用，其中，磁性轴承暴露于相对于径向中间平面对称的负载。根据替代的有利配置，磁体排的电磁体定向为使得第一磁体排中的电磁体的线圈铁芯的纵向轴线的、从第一轴承圈开始且远离第二轴承圈延伸的想象延伸部和第二磁体排中的电磁体的线圈铁芯的纵向轴线的、从第一轴承圈开始且远离第二轴承圈延伸的想象延伸部与布置在第一磁体排与第二磁体排之间的径向平面相交。与从第一轴承圈开始沿第二轴承圈的方向的各个延伸部与两个磁体排之间的径向平面相交的电磁体的布置相比，电磁体的这种布置允许改善扭矩的适应性，并且因此提供更稳定的轴承。第二轴承圈优选包括工作表面，布置在第一轴承圈上的电磁体的磁力作用在该工作表面上，其中，工作表面横向于转动轴线并且横向于径向平面布置。如果第二轴承圈沿着轴向截平面具有基本上三角形的横截面或基本上V形的横截面，则可以实现磁性轴承的特别紧凑的配置。第二轴承圈的工作表面优选布置为使得工作表面的法向表面矢量相互落入5°至175°的范围内，优选30°至150°的范围内，并且特别优选40°至140°的范围内，或者45°至135°的范围内，或者50°至120°的范围内，或者80°至100°的范围内，例如90°的角度。优选的配置是，第一磁体排的电磁体相对于径向平面与第二磁体排的电磁体对称地布置。例如，第一磁体排的电磁体可以相对于径向平面具有相同量的倾斜。以这种方式，可以实现作用在第二轴承圈上的磁力相对于径向平面基本上对称。第一和第二磁体排的电磁体相对于径向平面的倾角的大小、特别是第一和第二磁体排的电磁体的线圈铁芯相对于径向平面的倾角的大小可以在5°至85°的范围内，优选在15°至75°的范围内，特别优选在30°至60°的范围内，例如45°的角度。替代地，第一磁体排的电磁体可以相对于径向平面与第二磁体排的电磁体非对称地布置。例如，第一磁体排的电磁体可以相对于径向平面具有相对于第二磁体排的电磁体的偏移，使得在磁性轴承的周向方向上，第一排中的电磁体的布置在第二磁体排中的两个电磁体之间偏移，反之亦然。替代地或附加地，可以实现相对于径向平面的非对称布置，其中，第一磁体排和第二磁体排的电磁体、特别是第一磁体排的电磁体的线圈铁芯和第二磁体排的线圈铁芯相对于径向平面具有不同量的倾斜。磁性轴承可以相应地适应非对称的负载情况。例如，第一磁体排的电磁体可以相对于径向平面具有较大的角度，以便允许增加的对轴向负载的适应性，并且第二磁体排的电磁体可以相对于径向平面具有较小的角度，以便允许增加的对径向负载的适应性。第一磁体排的电磁体相对于径向平面的倾角与第二磁体排的电磁体相对于径向平面的倾角之间的角度差优选在1°至30°的范围内，特别优选在1°至15°的范围内，并且特别优在1°至10°的范围内，例如1°至5°的范围内。已经确定有利的是，第一磁体排的电磁体和第二磁体排的电磁体具有不同的设计。通过在第一磁体排和第二磁体排中具有不同设计的电磁体，可以简化电磁体对非对称的负载情况的适应性。以这种方式，可以获得磁性轴承，其中，第一磁体排和第二磁体排的磁性轴承力配置为不同的强度。例如，第一磁体排和第二磁体排的电磁体可以采用不同的匝数、不同的线圈尺寸和/或不同的线圈铁芯尺寸。例如，第一磁体排和第二磁体排的电磁体可以具有不同的宽度和/或不同的高度和/或不同的长度。有利的是，第一磁体排和第二磁体排的电磁体的宽度和/或高度和/或长度的比率在0.1至0.9的范围内，优选在0.2至0.5的范围内，特别优选在0.3至0.4的范围内。优选地，第一磁体排和第二磁体排的电磁体在其极靴的尺寸方面不同。替代地，第一磁体排的电磁体和第二磁体排的电磁体可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性轴承，其具有第一轴承圈(2)和第二轴承圈(3)，所述第二轴承圈(3)相对于所述第一轴承圈(2)同心地布置，其中，所述第一轴承圈(2)和所述第二轴承圈(3)安装为能够通过电磁体(13、14)绕转动轴线(D)相对于彼此转动，其中，所述第一轴承圈(2)包括第一磁体排(11)和第二磁体排(12)，其中，所述磁体排(11、12)各自包括沿所述第一轴承圈(2)的周向方向彼此隔开一定距离布置的电磁体(13、14)，其特征在于，所述磁体排(11、12)的电磁体(13、14)定向为使得它们各自能够在所述第二轴承圈(3)上施加磁力，所述磁力横向于所述转动轴线(D)并且横向于与所述转动轴线(D)垂直布置的径向平面(R)定向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.17 DE 102017103332.71.一种磁性轴承，其具有第一轴承圈(2)和第二轴承圈(3)，所述第二轴承圈(3)相对于所述第一轴承圈(2)同心地布置，其中，所述第一轴承圈(2)和所述第二轴承圈(3)安装为能够通过电磁体(13、14)绕转动轴线(D)相对于彼此转动，其中，所述第一轴承圈(2)包括第一磁体排(11)和第二磁体排(12)，其中，所述磁体排(11、12)各自包括沿所述第一轴承圈(2)的周向方向彼此隔开一定距离布置的电磁体(13、14)，其特征在于，所述磁体排(11、12)的电磁体(13、14)定向为使得它们各自能够在所述第二轴承圈(3)上施加磁力，所述磁力横向于所述转动轴线(D)并且横向于与所述转动轴线(D)垂直布置的径向平面(R)定向。2.根据权利要求1所述的磁性轴承，其中，除了所述第一磁体排(11)和所述第二磁体排(12)的所述电磁体(13、14)之外，所述磁性轴承不包括另外的电磁体。3.根据前述权利要求之一所述的磁性轴承，其中，所述磁体排(11、12)的所述电磁体(13、14)分别包括线圈，所述线圈绕线圈铁芯(15、16)缠绕，所述线圈铁芯(15、16)具有纵向轴线(L1、L2)，所述纵向轴线(L1、L2)位于所述第一轴承圈和所述第二轴承圈(2、3)之间的气隙的方向上，其中，所述线圈铁芯(15、16)的所述纵向轴线(L1、L2)横向于所述转动轴线(D)并且横向于所述径向平面(R)定向。4.根据权利要求3所述的磁性轴承，其中，所述磁体排(11、12)的所述电磁体(13、14)定向为使得在所述第一磁体排(11)中的电磁体(13)的所述线圈铁芯(15)的所述纵向轴线(L1)的、从所述第一轴承圈(2)开始沿所述第二轴承圈(3)的想象延伸部(V1)和所述第二磁体排(12)中的电磁体(14)的所述线圈铁芯(16)的所述纵向轴线(L2)的、从所述第一轴承圈(2)开始沿所述第二轴承圈(3)的想象延伸部(V2)与布置在所述第一磁体排和所述第二磁体排(11、12)之间的径向平面(R)相交。5.根据权利要求3所述的磁性轴承，其中，所述磁体排(11、12)的所述电磁体(13、14)定向为使得所述第一磁体排(11)中的电磁体(13)的所述线圈铁芯(15)的所述纵向轴线(L1)的、从所述第一轴承圈(2)开始且远离所述第二轴承圈(3)延伸的想象延伸部(V1)和所述第二磁体排(12)中的电磁体(14)的所述线圈铁芯(16)的所述纵向轴线(L2)的、从所述第一轴承圈(2)开始且远离所述第二轴承圈(3)延伸的想象延伸部(L2)与布置在所述第一磁体排与所述第二磁体排(11、12)之间的径向平面(R)相交。6.根据前述权利要求之一所述的磁性轴承，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯·潘特克，克里斯托弗·斯滕泽尔，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯罗特艾德有限公司，蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE