專利名稱：磁性軸承裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于可動(dòng)元件的磁性軸承裝置，具體特性描述見權(quán)利要求1的前序部分。
DE 38 18 556 A1公開了這種真空泵中的磁性軸承裝置。它具有一個(gè)作為可動(dòng)元件的轉(zhuǎn)子，上面交替安裝了動(dòng)輪片和靜輪片。兩個(gè)以一定軸向間距排列的無源磁性軸承對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行側(cè)向引導(dǎo)，每個(gè)無源磁性軸承包含兩個(gè)同心的圓形永磁體，一個(gè)安裝在轉(zhuǎn)子上而另一個(gè)安裝在定子上，也即均固定在部件上，且磁性相互排斥。
安裝在轉(zhuǎn)子低端的是一個(gè)可控磁性軸承，它具有一個(gè)電磁鐵，電磁鐵作用于附著在轉(zhuǎn)子上的有吸力的磁盤。一般來說，電磁鐵包括一個(gè)構(gòu)成定子元件的磁芯和包含一個(gè)電導(dǎo)體的線圈。電磁鐵的受激是由一個(gè)穩(wěn)定裝置控制的，此穩(wěn)定裝置具有位置傳感器以此來判斷轉(zhuǎn)子的軸向位置。轉(zhuǎn)子被電磁鐵固定在工作位置內(nèi)，其中無源磁性軸承中的兩個(gè)永磁體相互置換而產(chǎn)生了一個(gè)與電磁鐵的引力相反的軸向力。為了保持工作位置，要求電磁鐵必須總是處于受激狀態(tài)。通過改變受激，穩(wěn)定裝置可以保證轉(zhuǎn)子一旦發(fā)生軸向移位時(shí)總能移動(dòng)回到工作位置。
這種磁性軸承裝置的缺點(diǎn)在于，為了通過電磁鐵確保轉(zhuǎn)子總在工作位置，就一直需要控制電流。另外，由于電磁鐵的磁力線圖不是線性的，裝置很難平衡。
德國(guó)未審查的申請(qǐng)DE-OS29 19 236公開了一種例如用于流量測(cè)量的磁性軸承裝置，它具有作為可動(dòng)元件的一個(gè)水平伸展的轉(zhuǎn)子。為了保持轉(zhuǎn)子的浮動(dòng)，這里再次使用了兩個(gè)無源磁性軸承，每個(gè)無源磁性軸承包含定子端和可動(dòng)端的永磁體，磁性相互排斥，確保了兩個(gè)無源磁性軸承裝置的磁性場(chǎng)方向相反。
在兩個(gè)無源磁性軸承的空隙中安裝了磁線圈，這樣無源磁性軸承的磁場(chǎng)可被疊加。磁線圈的受激是通過一個(gè)調(diào)整裝置來控制的，此調(diào)整裝置包含了位置傳感器，以非接觸方式來感應(yīng)轉(zhuǎn)子的軸向位移，從而根據(jù)軸向位移調(diào)整激發(fā)電流。轉(zhuǎn)子被固定在由磁線圈中的電流的方向和幅度確定的特定的工作位置中。
此種軸承的缺點(diǎn)是磁線圈和附著在可動(dòng)元件上的永磁體之間距離較大。用于穩(wěn)定可動(dòng)元件工作位置的可以得到的回復(fù)力相對(duì)來說是很小的。另外，磁線圈占據(jù)空間，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸承裝置，在該空間中用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)場(chǎng)轉(zhuǎn)子應(yīng)該可以替換。
本發(fā)明的目的是提供上述類型的磁性軸承裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可行，并且消耗的功率很小。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明具有以下特性l)具有一個(gè)永磁體的可控磁性軸承；m)安裝在可動(dòng)元件上的與定子元件相對(duì)的永磁體；n)永磁體和定子元件間的磁力大小這樣來規(guī)定，可動(dòng)元件保持在工作位置之內(nèi)時(shí)，控制電流為零；僅當(dāng)可動(dòng)元件偏離工作位置時(shí)產(chǎn)生控制電流來影響定子元件的受磁，從而重新恢復(fù)工作位置。
本發(fā)明的基本思想是使可動(dòng)元件被動(dòng)平衡在一個(gè)不穩(wěn)定的工作位置內(nèi)，該位置是由相互排斥的磁力和相鄰的定子元件具有的引力形成的；而且僅當(dāng)可動(dòng)元件偏離工作位置時(shí)才對(duì)定子元件施加一個(gè)控制電流。因?yàn)閮H在這種情況下產(chǎn)生控制電流，功耗就很低。另外，根據(jù)本發(fā)明，磁性軸承裝置的特點(diǎn)在于物理設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而且對(duì)于可動(dòng)元件的移動(dòng)中的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)都適用。
對(duì)于單詞“一個(gè)”或以上導(dǎo)出的單詞，不要把其理解為一個(gè)數(shù)詞而要將其視為一個(gè)不定冠詞。這同樣適合于所有的權(quán)利要求。
定子元件最好用具有磁性的軟鋼材制造。也可以用永磁體，或者是鐵磁體和永磁體的組合。
理論上，從一些輔助磁鐵出發(fā)來裝配永磁體是可能的，輔助磁鐵相接排列或間隔排列。
為了使可動(dòng)元件的工作位置更加穩(wěn)定，本發(fā)明進(jìn)一步為定子元件提供了幾個(gè)電導(dǎo)體，每個(gè)電導(dǎo)體都是分立的穩(wěn)定裝置的一部分。通過各自關(guān)聯(lián)的穩(wěn)定裝置，每個(gè)電導(dǎo)體可分別得到各自的控制電流，電流的方向和幅度則由各個(gè)位置傳感器決定。
根據(jù)本發(fā)明，磁性軸承裝置的一個(gè)特別簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，如果可控磁性軸承中的永磁體同時(shí)也是相關(guān)聯(lián)的無源磁性軸承中可動(dòng)元件端的永磁體，那么無源磁性軸承中定子端的永磁體就與可控磁性軸承的永磁體相鄰。
對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的可動(dòng)元件，建議采用幾個(gè)無源磁性軸承用于可動(dòng)元件的側(cè)向引導(dǎo)，可動(dòng)端和定子端的永磁體磁性相反。無源磁性軸承應(yīng)被安裝在可動(dòng)元件的尾端。
也可采用幾個(gè)可控磁性軸承的方案，每個(gè)軸承有一個(gè)可動(dòng)元件端的永磁體和一個(gè)定子元件。特別建議當(dāng)每個(gè)定子元件與至少一個(gè)單獨(dú)的穩(wěn)定裝置相連時(shí)采用這種方案。本文中另一個(gè)可行的實(shí)施例是將可控磁性軸承安裝在可動(dòng)元件的尾端，且每個(gè)可控磁性軸承的永磁體與和它們相聯(lián)的無源磁性軸承的定子端的永磁體相鄰，這樣可控磁性軸承的永磁體同時(shí)也是無源磁性軸承的可動(dòng)端的永磁體。
可動(dòng)元件可作為線性可移動(dòng)單元，其中永磁體與無源磁性軸承的永磁體一樣在運(yùn)動(dòng)方向延伸?？蓜?dòng)元件可更換，也可作為旋轉(zhuǎn)單元，其中永磁體與無源磁性軸承的永磁體外形相同，均為圓形?？蓜?dòng)元件及定子元件可為環(huán)形，包含幾個(gè)(最少是3個(gè))電導(dǎo)體，每個(gè)電導(dǎo)體都是分立穩(wěn)定裝置的組成部分，可以分布安裝在定子元件上。因此可控磁性軸承的永磁體同時(shí)作為無源磁性軸承的可動(dòng)端的永磁體，并且被無源磁性軸承的定子端的永磁體所包圍。作為這一種方案的備選，可控磁性軸承的永磁體包圍無源磁性軸承的定子端永磁體也是可能的。通常，這兩種可能性都足以使可動(dòng)元件保持在工作位置上。然而，這并不排除可控磁性軸承的永磁體從內(nèi)部和外部分別由無源磁性軸承的圓形定子端永磁體包圍。
下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖更詳細(xì)地闡述本發(fā)明，其中

圖1為具有線性移動(dòng)的可動(dòng)元件的磁性軸承裝置第一實(shí)施例的斜視圖；圖2為具有線性移動(dòng)的可動(dòng)元件的磁性軸承裝置第二實(shí)施例的斜視圖；圖3為具有線性移動(dòng)的可動(dòng)元件的磁性軸承裝置第三實(shí)施例的斜視圖；圖4為具有旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的可動(dòng)元件的磁性軸承裝置第一實(shí)施例的部分截面斜視圖；圖5為具有線性移動(dòng)的可動(dòng)元件的磁性軸承裝置第四實(shí)施例的斜視圖；圖6為具有旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的可動(dòng)元件的磁性軸承裝置第二實(shí)施例的部分截面斜視圖。
圖1中描述的磁性軸承裝置1，具有一個(gè)可動(dòng)元件2，為桿形，截面為矩形。包括一個(gè)永磁體3，磁力線方向由可動(dòng)元件2尾端表面的箭頭表示?？蓜?dòng)元件2可沿著雙箭頭4方向移動(dòng)，適合于諸如線性電機(jī)或線性導(dǎo)航系統(tǒng)之中。
安裝在永磁體3下面且與可動(dòng)元件2平行的不可動(dòng)單元是定子元件5，其由磁性材料制成，最好是具有磁性的軟鋼材。安裝在定子元件5兩邊的是電導(dǎo)體6、7，它們屬于一個(gè)穩(wěn)定裝置，穩(wěn)定裝置的控制電流可被傳送到電導(dǎo)體6、7上。
安裝在可動(dòng)元件2兩邊的是兩個(gè)定子端永磁體8、9，磁場(chǎng)方向由尾端表面上的箭頭表示，與可動(dòng)元件2的永磁體3方向相同。因此，在永磁體8、9和可動(dòng)元件2之間產(chǎn)生了排斥力，從而將可動(dòng)元件2動(dòng)態(tài)保持在永磁體8、9的中間位置。這三個(gè)永磁體3、8、9因此構(gòu)成了一個(gè)無源磁性軸承用于對(duì)可動(dòng)元件2側(cè)向引導(dǎo)。永磁體8、9是定子的部分，并未在圖中詳細(xì)描述。
作用于可動(dòng)元件2垂直方向10上的兩個(gè)磁力互相抵消。定子元件5和永磁體3之間的引力的確定可使可動(dòng)元件2在工作位置相對(duì)永磁體8、9稍稍向上偏離，永磁體8、9產(chǎn)生一個(gè)方向向上的磁力。然而這個(gè)工作位置是不穩(wěn)定的，因此可動(dòng)元件2可能向上或向下偏移。這個(gè)偏差值可由位置傳感器(未詳細(xì)描述)通過電感、電磁、電容等非接觸方式或光原理感應(yīng)到，從而驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定裝置向電導(dǎo)體6、7傳送電流，影響定子元件5受磁情況，使得可動(dòng)元件2回到工作位置內(nèi)。
一旦可動(dòng)元件2再次回到工作位置時(shí)，控制電流歸零，即在此位置時(shí)磁性軸承裝置1不消耗電流。因此永磁體3和定子元件5和穩(wěn)定裝置構(gòu)成了一個(gè)可控磁性軸承，永磁體3同時(shí)也是無源磁性軸承的一部分。
圖2中描述的磁性軸承裝置11與圖1中磁性軸承裝置唯一的區(qū)別是具有一個(gè)不同的定子元件12，從而提供了兩個(gè)不同的穩(wěn)定裝置。這里定子元件12安裝在可動(dòng)元件13之上。定子元件12和可動(dòng)元件13的永磁體14之間產(chǎn)生的磁力使得可動(dòng)元件13在工作位置上相對(duì)兩個(gè)橫向的永磁體15、16稍稍偏下，因?yàn)橄嗷ヅ懦獾拇帕?，永磁體15、16不僅從側(cè)面引導(dǎo)可動(dòng)元件13，而且產(chǎn)生了一個(gè)向下的磁力。
這個(gè)力與可動(dòng)元件13的永磁體15和定子元件12之間的引力相反；若永磁體14安裝在上面提到的略微向下偏移的工作位置時(shí)，這兩個(gè)磁力相互抵消。
磁性軸承裝置11包含了兩個(gè)穩(wěn)定裝置，每個(gè)裝置都有電導(dǎo)體18、19，從而可以有效地防止可動(dòng)元件13關(guān)于橫向軸17傾斜。電導(dǎo)體18、19以兩翼的形式安裝在定子元件12的末端，并且每個(gè)電導(dǎo)體與各自位置傳感器相連(此處未描述)。位置傳感器可以感應(yīng)到可動(dòng)元件13在電導(dǎo)體18、19范圍內(nèi)的位置，因此根據(jù)可動(dòng)元件13關(guān)于橫向軸17的運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)產(chǎn)生不同的控制電流使可動(dòng)元件13再次與定子元件12平行。
這里可動(dòng)元件13可在縱向20上移動(dòng)，因此也適合用于圖1中所示的磁性軸承裝置1。
圖3顯示了與圖1中磁性軸承裝置1差別更大一些的磁性軸承裝置21。它有一個(gè)板形的可動(dòng)元件22，在上邊沿和下邊沿水平放置了永磁體23、24，它們的磁場(chǎng)方向相同。與永磁體23、24相鄰的是兩個(gè)定子端，也即各自單獨(dú)固定安裝的永磁體25、26和27、28，它們磁場(chǎng)方向相同，即通過磁場(chǎng)排斥側(cè)向引導(dǎo)可動(dòng)元件22。每三個(gè)永磁體23、25、26和24、27、28分別構(gòu)成了一個(gè)側(cè)向引導(dǎo)可動(dòng)元件22的無源磁性軸承；這里，與圖1中磁性軸承裝置1相對(duì)比，對(duì)可動(dòng)元件22關(guān)于運(yùn)動(dòng)軸傾斜相反方向進(jìn)行穩(wěn)定引導(dǎo)。
安裝在可動(dòng)元件22的永磁體23下方的是定子元件29，兩邊是穩(wěn)定裝置的電導(dǎo)體30、31。由于永磁體23和由有磁性的軟材料制成的定子元件29之間存在引力，可動(dòng)元件22被固定在相對(duì)永磁體25、26和27、28稍微偏上的工作位置之內(nèi)(與磁性軸承裝置1情況相同)，其中永磁體25、26、27、28對(duì)可動(dòng)元件22作用了一個(gè)方向向上的磁力，此磁力被永磁體23和定子元件29之間的引力所抵消。如果可動(dòng)元件22相對(duì)工作位置偏上或偏下，穩(wěn)定裝置向電導(dǎo)體30、31傳送控制電流從而影響永磁體23和定子元件29之間的引力使得可動(dòng)元件22回到工作位置。因此永磁體23既是下部無源磁性軸承的一部分，也是可控磁性軸承的一部分。
可以想到，如圖2中實(shí)施例為定子元件29裝配兩個(gè)分立的穩(wěn)定設(shè)備。另外，此處可動(dòng)元件22在沿著兩個(gè)箭頭32方向是線性移動(dòng)的，因此同樣可應(yīng)用于圖1、圖2中的磁性軸承裝置1、11。
圖4中描述的磁性軸承裝置41與圖3中的磁性軸承裝置區(qū)別在于具有可以均勻旋轉(zhuǎn)的功能。磁性軸承裝置41有一個(gè)垂直伸展的轉(zhuǎn)子42，可圍著垂直軸旋轉(zhuǎn)，可動(dòng)元件兩末端表面有一個(gè)圓形永磁體43、44。永磁體43、44分別被環(huán)形永磁體45、46包圍，環(huán)形永磁體45、46是定子的一部分并且由圓形套筒47連接起來。為了使轉(zhuǎn)子42可見，永磁體45、46和套筒47用部分截面圖進(jìn)行表示。永磁體45、46和轉(zhuǎn)子42的永磁體43、44磁場(chǎng)方向相同，因此在永磁體43、45和44、46以及轉(zhuǎn)子42的徑向中心之間產(chǎn)生排斥的磁力。相鄰的永磁體對(duì)43、45和44、46分別構(gòu)成了無源磁性軸承。
安裝在轉(zhuǎn)子42的下部永磁體43的底面之下的是一個(gè)被電導(dǎo)體49包圍的圓柱形定子元件48，電導(dǎo)體49表示成截面。電導(dǎo)體49是包含了判斷轉(zhuǎn)子垂直位置42的位置傳感器的穩(wěn)定裝置(此處未詳細(xì)描述)的一部分。轉(zhuǎn)子42的下部永磁體43和定子元件48之間的磁力使得轉(zhuǎn)子42的永磁體43、44相對(duì)于圍繞它們的永磁體45、46稍微偏上，因此永磁體45、46的垂直向上的磁力和永磁體43和定子元件48之間的引力存在著一個(gè)力的平衡。一旦轉(zhuǎn)子42在垂直方向上發(fā)生偏轉(zhuǎn)，位置傳感器就會(huì)探測(cè)到，并且驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定裝置向電導(dǎo)體49傳送控制電流調(diào)整定子元件48的受磁，使轉(zhuǎn)子42回到工作位置。
圖5中描述的磁性軸承裝置與圖2中磁性軸承裝置有一些不同。磁性軸承裝置51有一個(gè)板形的水平方向的可動(dòng)元件52，兩邊被限定在桿形的永磁體53、54之內(nèi)。另外定子端永磁體55、56與可動(dòng)元件52上的永磁體53、54平行且磁場(chǎng)方向相同。因此在相鄰的永磁體對(duì)53、55和54、56之間各自產(chǎn)生了排斥的磁力，從側(cè)向引導(dǎo)可動(dòng)元件52。每對(duì)相鄰的永磁體對(duì)53、55和54、56構(gòu)成了一個(gè)無源磁性軸承。
安裝在可動(dòng)元件52的永磁體53、54之上的定子元件57、58與永磁體53、54平行，其由具有磁性的軟鋼材制成。定子元件57、58由橋59來連接。
如圖2中實(shí)施例所示，每個(gè)定子元件57、58都有兩個(gè)電導(dǎo)體60、61和62、63，分別安裝在定子元件57、58的末端。每個(gè)電導(dǎo)體60、61、62、63分別屬于各自具有位置傳感器的穩(wěn)定裝置，因此可以有不同的控制電流應(yīng)用在電導(dǎo)體60、61、62、63上。
可動(dòng)元件52由垂直方向64上的磁力控制在相對(duì)于由永磁體55、56構(gòu)成的平面稍微偏下的工作位置內(nèi)。永磁體因此作用給可動(dòng)元件52一個(gè)向下的磁力，這個(gè)磁力被可動(dòng)端的永磁體53、54和相應(yīng)的定子元件57、58之間的磁力所抵消。永磁體53、54不僅是無源磁性軸承的一部分(各自包含了兩個(gè)相鄰的永磁體55、57和56、58)，而且是兩個(gè)可控磁性軸承的一部分，其中一個(gè)軸承包括永磁體53和定子元件57，另一個(gè)軸承包括永磁體56和定子元件58?？蓜?dòng)元件53在垂直方向64上的任何偏差由位置傳感器探測(cè)到，引起控制電流作用于電導(dǎo)體60、61、62、63，使定子元件57、58適當(dāng)磁化，從而回到工作位置?？蓜?dòng)元件52沿著水平軸65方向上的任何傾斜同樣可由位置傳感器探測(cè)到，根據(jù)可動(dòng)元件52的傾斜情況電導(dǎo)體60、61、62、63得到不同的控制電流，從而使得可動(dòng)元件52回到工作位置。
可動(dòng)元件52在箭頭66的兩個(gè)方向上可線性移動(dòng)的，因此也適合用于線性電機(jī)或線性導(dǎo)航系統(tǒng)。
圖6是具有一個(gè)環(huán)形轉(zhuǎn)子72的磁性軸承裝置71的部分剖面圖。轉(zhuǎn)子72可體現(xiàn)為永磁體73，環(huán)繞著定子端的永磁體74。這兩個(gè)永磁體73、74磁場(chǎng)方向相同，因此它們互相排斥，轉(zhuǎn)子72相對(duì)于永磁體74被保持在水平中心位置。
安裝在轉(zhuǎn)子72之下的是一個(gè)具有磁性的軟鋼材制成的環(huán)形定子元件75。三個(gè)電導(dǎo)體76是線圈形狀，這里只表示了一個(gè)，分布在定子元件75的外圍。每個(gè)電導(dǎo)體76連接一個(gè)分立的穩(wěn)定裝置，每個(gè)穩(wěn)定裝置具有一個(gè)可判斷轉(zhuǎn)子72在垂直方向上特定位置的位置傳感器。
轉(zhuǎn)子72被保持在相對(duì)于定子端永磁體74偏下的工作位置之內(nèi)。因此，一個(gè)向上的磁力作用在轉(zhuǎn)子72上，這個(gè)力被轉(zhuǎn)子72和定子元件75間的引力所抵消，因此在工作位置內(nèi)的垂直方向上存在著力的平衡狀態(tài)。在轉(zhuǎn)子72偏轉(zhuǎn)出工作位置時(shí)，平行向上或向下或相對(duì)水平軸傾斜，電導(dǎo)體上會(huì)得到根據(jù)位置傳感器感應(yīng)到的位置變化而相應(yīng)的控制電流，使得定子元件75部分磁化，轉(zhuǎn)子72即可回到工作位置。
任何為實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)而設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)可被應(yīng)用在轉(zhuǎn)子72上，例如如果磁性軸承裝置和一個(gè)可引起轉(zhuǎn)子72旋轉(zhuǎn)的電機(jī)相結(jié)合，則結(jié)構(gòu)可為用于測(cè)量流速的葉輪或圓盤或是用在泵中的葉輪。這同樣適用于圖4中的磁性軸承裝置41。
圖6中磁性軸承裝置71可以進(jìn)行改動(dòng)，定子端的永磁體74被安裝在外部以致圍繞轉(zhuǎn)子72，這種情況理論上與圖4中實(shí)施例相同。
權(quán)利要求
1.用于可動(dòng)元件的磁性軸承裝置(1、11、21、41、51、71)，其特征在于a)磁性軸承裝置具有定子；b)在定子中，可動(dòng)元件(2、13、22、42、52、72)設(shè)置成可沿運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)(4、20、66)；c)磁性軸承裝置(1、11、21、41、51、71)具有用于側(cè)向引導(dǎo)可動(dòng)元件(2、13、22、42、52、72)的無源磁性軸承(3、8、9；14、15、16；23、25、27；24、26、28；43、45；44、46；53、54、55、56；73、74)以及用于垂直于無源磁性軸承(3、8、9；14、15、16；23、25、27；24、26、28；43、45；44、46；53、54、55、56；73、74)的引導(dǎo)方向來引導(dǎo)可動(dòng)元件(2、13、22、42、52、72)的可控磁性軸承(3、5；12、14；23、29；43、48；53、57；54、58；73、75)；d)無源磁性軸承具有安裝在可動(dòng)元件端和定子端的永磁體(3、8、9；14、15、16；23、25、27；24、26、28；43、45；44、46；53、54、55、56；73、74)；e)各自相鄰的永磁體(3、8、9；14、15、16；23、25、27；24、26、28；43、45；44、46；53、54、55、56；73、74)磁場(chǎng)方向相互排斥；f)可控磁性軸承(3、5；12、14；23、29；43、48；53、57；54、58；73、75)對(duì)可動(dòng)元件(2、13、22、42、52、72)施加了垂直于運(yùn)動(dòng)方向(4、20、66)的磁力；g)可控磁性軸承(3、5；12、14；23、29；43、48；53、57；54、58；73、75)具有可磁化的定子元件(5、12、29、48、57、58、75)；h)可控磁性軸承(3、5；12、14；23、29；43、48；53、57；54、58；73、75)具有控制磁力的電子穩(wěn)定裝置；i)穩(wěn)定裝置具有可傳輸控制電流的電導(dǎo)體(6、7；18、19；30、31；49；60、61、62、63；76)，穩(wěn)定裝置與定子元件(5、12、29、48、57、58、75)通過控制電流影響定子元件(5、12、29、48、57、58、75)的磁化程度。j)穩(wěn)定裝置具有用于探測(cè)可動(dòng)元件(2、13、22、42、52、72)位置的位置傳感器；k)作為位置傳感器信號(hào)的功能，穩(wěn)定裝置可調(diào)整控制電流，以使可動(dòng)元件(2、13、22、42、52、72)保持在工作位置內(nèi)，在工作位置內(nèi)無源磁性軸承(3、8、9；14、15、16；23、25、27；24、26、28；43、45；44、46；53、54、55、56；73、74)作用于可動(dòng)元件(2、13、22、42、52、72)的磁力與可控磁性軸承(3、5；12、14；23、29；43、48；53、57；54、58；73、75)產(chǎn)生的磁力方向相反；其特征如下l)可控磁性軸承(3、5；12、14；23、29；43、48；53、57；54、58；73、75)具有永磁體(3、14、23、43、53、54、73)；m)永磁體(3、14、23、43、53、54、73)與定子元件(5、12、29、48、57、58、75)相對(duì)被安裝在可動(dòng)元件(2、13、22、42、52、72)上；n)永磁體(18、19、60、61、62、63、76)與定子元件(5、12、29、48、57、58、75)之間的磁力的大小這樣來規(guī)定，可動(dòng)元件保持在工作位置之內(nèi)時(shí)，控制電流為零；僅當(dāng)可動(dòng)元件偏離工作位置時(shí)產(chǎn)生控制電流來影響定子元件的磁化，從而重新回到工作位置。
2.如權(quán)利要求1所述的磁性軸承裝置，其特征在于，定子元件以永磁體來實(shí)現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的磁性軸承裝置，其特征在于，永磁體包含幾個(gè)輔助磁體。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的磁性軸承裝置，其特征在于，定子元件(12；57、58、75)具有幾個(gè)電導(dǎo)體(18、19、60、61、62、63、76)，并且每個(gè)電導(dǎo)體(18、19、60、61、62、63、76)都是分立的穩(wěn)定裝置的一部分。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的磁性軸承裝置，其特征在于，可控磁性軸承(3、5；12、14；23、29；43、48；53、57；54、58；73、75)的永磁體(18、19、60、61、62、63、76)同時(shí)也構(gòu)成相結(jié)合的無源磁性軸承的可動(dòng)端永磁體(3、14、23、43、53、54、73)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的磁性軸承裝置，其特征在于，幾個(gè)無源磁性軸承(23、25、27；24、26、28；43、45；44、46)具有磁性相互排斥的定子端和可動(dòng)端的永磁體(23、25、27；24、26、28；43、45；44、46)，用于側(cè)向引導(dǎo)可動(dòng)元件(22、42)。
7.如權(quán)利要求6所述的磁性軸承裝置，其特征在于，無源磁性軸承(23、25、27；24、26、28；43、45；44、46)安裝在可動(dòng)元件(22、42)的末端區(qū)域。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的磁性軸承裝置，其特征在于，提供了幾個(gè)空間上相隔的可控磁性軸承(53、57；54、58)，每個(gè)可控磁性軸承具有一個(gè)可動(dòng)端永磁體(53、54)和一個(gè)定子元件(57、58)。
9.如權(quán)利要求8所述的磁性軸承裝置，其特征在于，每個(gè)定子元件(57、58)與至少一個(gè)分立的穩(wěn)定裝置相結(jié)合。
10.如權(quán)利要求8或9所述的磁性軸承裝置，其特征在于，可控磁性軸承(53、57；54、58)被安裝在可動(dòng)元件(52)的末端，永磁體(53、54)與各自相鄰的無源磁性軸承(53、54、55、56)的定子端永磁體(55、56)相結(jié)合，可控磁性軸承(53、57；54、58)的永磁體(53、54)同時(shí)構(gòu)成無源磁性軸承(53、54、55、56)的可動(dòng)端永磁體(53、54)。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的磁性軸承裝置，其特征在于，可動(dòng)元件(3、14、22、52)以可平移的元件來實(shí)現(xiàn)，它的永磁體(3、14；23、24；53、54)與無源磁性軸承(3、8、9；14、15、16；23、25、27；24、26、28；53、54、55、56)相類似，在運(yùn)動(dòng)方向上延伸。
12.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的磁性軸承裝置，其特征在于，可動(dòng)元件以可旋轉(zhuǎn)的元件(42、73)來實(shí)現(xiàn)，它的永磁體(43、44)與無源磁性軸承的永磁體(43、45；44、46)相類似，均是圓形。
13.如權(quán)利要求12所述的磁性軸承裝置，其特征在于，可動(dòng)元件(73)和定子元件(75)為環(huán)形，分立的穩(wěn)定裝置中的幾個(gè)電導(dǎo)體(76)分開地安裝在定子元件(75)上。
14.如權(quán)利要求12或13所述的磁性軸承裝置，其特征在于，可控磁性軸承(73、75)的永磁體(73)同時(shí)構(gòu)成無源磁性軸承(73、74)的可動(dòng)元件端永磁體(73)，并被無源磁性軸承(73、74)的定子端永磁體(74)包圍。
15.如權(quán)利要求12或13所述的磁性軸承裝置，其特征在于，可控磁性軸承(73、75)的永磁體(73)同時(shí)構(gòu)成無源磁性軸承(73、74)的可動(dòng)元件端永磁體(73)，并且包圍無源磁性軸承(73、74)的定子端永磁體(74)。
16.如權(quán)利要求12或13所述的磁性軸承裝置，其特征在于，可控磁性軸承同時(shí)構(gòu)成無源磁性軸承的可動(dòng)端永磁體，其內(nèi)部和外部分別由圓形的無源磁性軸承的定子端永磁體所包圍。
全文摘要
用于可動(dòng)元件的磁性軸承裝置(1)，特征如下磁性軸承裝置具有一個(gè)定子。磁性軸承裝置具有對(duì)可動(dòng)元件(2)側(cè)向引導(dǎo)的無源磁性軸承(3、8、9)以及從垂直于無源磁性軸承導(dǎo)向的方向引導(dǎo)可動(dòng)元件(2)的可控磁性軸承?？煽卮判暂S承具有一個(gè)電子穩(wěn)定裝置；此穩(wěn)定裝置具有可傳輸控制電流的電導(dǎo)體(6、7)，將穩(wěn)定裝置應(yīng)用于定子元件(5)時(shí)，定子元件即由控制電流控制其磁化情況?？煽卮判暂S承具有一個(gè)永磁體(3)；永磁體安裝在機(jī)械元件上，且與定子元件相對(duì)。永磁體與定子元件之間的磁力的大小這樣來規(guī)定，可動(dòng)元件約束在工作位置之內(nèi)時(shí)，控制電流為零；僅當(dāng)可動(dòng)元件偏離工作位置時(shí)產(chǎn)生控制電流來影響定子元件的受磁，從而重新回到工作位置。
文檔編號(hào)F16C32/04GK1449476SQ01814943
公開日2003年10月15日 申請(qǐng)日期2001年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月2日
發(fā)明者約翰·K·弗雷梅里 申請(qǐng)人:于利希研究中心有限公司