專利名稱：徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件的懸浮、定中心、穩(wěn)定和驅(qū)動的方法 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件的 懸浮、定中心、穩(wěn)定和驅(qū)動的方法，電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置通過磁通的分 量的作用可以在徑向電磁軸承的定子中移動和轉(zhuǎn)動，該磁通基于對電 機(jī)的電磁功能部件的位置和/或速度和/或旋轉(zhuǎn)加速度的監(jiān)控產(chǎn)生在軸向 和/或徑向和/或切向上作用于電機(jī)的電磁功能部件的力。
本發(fā)明還涉及一種徑向電》茲軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電石茲軸承 和驅(qū)動系統(tǒng)，包括用于徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能 部件的主動的懸浮和定中心的電磁軸承，電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置可以在電 磁軸承的定子中移動和轉(zhuǎn)動，和徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的 電磁功能部件的電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子與徑向 電磁軸承的定子分開和系統(tǒng)還包括用于監(jiān)控徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動裝置的電磁功能部件的旋轉(zhuǎn)的位置，加速度和/或速度的機(jī)構(gòu)和控 制機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明還涉及轉(zhuǎn)子紡紗機(jī)的紡紗機(jī)構(gòu)，包括紡紗轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地安 裝在與負(fù)壓源耦聯(lián)的紡紗單元的空氣室中。
背景技術(shù)：
背景技術(shù)：
包括電磁軸承，其借助于永久磁鐵由于永久磁偏置而增大 承載能力。在文獻(xiàn)中也稱為單極軸承的這些電磁軸承的特征在于電磁磁 通不延伸通過永久磁鐵。該方法可以產(chǎn)生大的力，但是缺陷是高成本， 這是由于需要大量的零部件造成的。電磁定子也設(shè)有槽，因此圍繞轉(zhuǎn)子 的周面的磁通密度的分布即使在非偏置的狀態(tài)下也不是均勻的。結(jié)果， 尤其是在高的轉(zhuǎn)子速度下，由于渦電流和再磁化而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的極大的損 失。
其次，背景技術(shù)還包括磁偏置的分段》茲軸承(T. Feichtner, the diploma thesis at the Johann Kepler University, Linz, 2004)。 這種電磁軸承的特征在于永久磁通借助于線圏系統(tǒng)增大或減弱。通過布置線 圈，可以產(chǎn)生用于轉(zhuǎn)子的無接觸磁性安裝的可以控制的力。線圈和永 久磁鐵的幾何布置能夠?qū)崿F(xiàn)具有兩個自由度的主動穩(wěn)定的盤式轉(zhuǎn)子的 安裝。其余的自由度(圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的除外)在這種布置的情況下 通過磁阻力被動地穩(wěn)定。這種布置的缺陷在于圍繞周面以分開的方式 布置多個分段。這導(dǎo)致裝置非常復(fù)雜并且裝配費用較高。而且，尤其 是在高轉(zhuǎn)子速度情況下，會由渦電流和磁滯現(xiàn)象引起的轉(zhuǎn)子的極大損 失。
US4918345描述了一種磁軸承，用于在考慮至少一個與參考軸線垂 直的定中心軸線下對相對于一個靜止體可以移動的體主動定中心。該軸 承在垂直于至少一個定中心軸線并且包含參考軸線的對稱平面的每側(cè) 上包括至少一個與參考軸線平行》茲化的永久-茲4失和至少一個組件，該組 件包括巻繞在鐵磁的鐵芯上的線圏，其布置成用于產(chǎn)生與參考軸線平行 的磁通。所述線圈與鐵磁的鐵芯的至少一個組件被插入到兩個鐵磁的板 之間，后者適用于產(chǎn)生封閉的磁力線，用于由所述組件產(chǎn)生的通過將移 動的體與靜止的體分開的空氣隙的磁通。在移動的體中形成鐵磁的極 靴，用于產(chǎn)生力通過空氣隙的封閉的磁力線，其用于來自鐵磁的板的磁 通。此外，磁軸承包括在移動體和靜止體之間沿著定中心軸線相對運動 的傳感器和控制線路，其保證將電流供給到所述具有鐵磁的鐵芯和鐵磁 的板的至少 一個線圈組件，用于修正所探測的相對運動。
該布置的主要缺陷是線圈中的鐵芯，從由永久磁鐵產(chǎn)生的磁通方面 看，該鐵芯基本上平行地插在鐵磁的極靴之間，因此在永久磁鐵的極之 間造成部分電磁短路，因此減小了可以達(dá)到的在磁軸承的間隙中的磁強(qiáng) 度，由此減小了其承載能力。
由CZ294707已知一種轉(zhuǎn)子紡紗機(jī)的紡紗機(jī)構(gòu)，其包括由雙面敞開 的體形成的形狀為環(huán)的具有引入孔和引出孔的紡紗轉(zhuǎn)子。以旋轉(zhuǎn)的方 式，紡紗轉(zhuǎn)子定位在與負(fù)壓源耦聯(lián)的空氣室中和分配有同步電機(jī)的包 括至少兩個電磁線圈的定子。紡紗轉(zhuǎn)子由至少一個體組成，該體具有 紡紗功能和形成具有電動轉(zhuǎn)子的功能的至少 一個永久磁鐵的支承部 分。同步電機(jī)的定子形成一個在其內(nèi)部空間中設(shè)置紡紗轉(zhuǎn)子的空氣室 的壁的一部分。在所述的實施例中，定子包括至少兩個電磁線圈，其 通過具有軸向分力和旋轉(zhuǎn)分力的磁場作用于轉(zhuǎn)子的永久磁鐵上，該軸向分力將具有永久磁鐵的轉(zhuǎn)子維持在操作位置上該旋轉(zhuǎn)分力開始使具 有永久磁鐵的轉(zhuǎn)子在給定的方向上轉(zhuǎn)動和將其維持在旋轉(zhuǎn)運動下。這 種布置的缺陷是用于驅(qū)動和穩(wěn)定紡紗機(jī)轉(zhuǎn)子的共同的定子，其帶來與 速度和轉(zhuǎn)子位置穩(wěn)定的質(zhì)量的問題和帶來對用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動和位置穩(wěn)定 的能量消耗的大的需求，尤其是在紡紗轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度非常高的情況 下，由于磁滯現(xiàn)象出現(xiàn)能量的極大損失。
本發(fā)明的目的是消除現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和以最小的功率需求制造電 磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，穩(wěn)定軸承系統(tǒng)，也能夠用于安裝和在非常高的超
過100,000轉(zhuǎn)/分鐘的旋轉(zhuǎn)速度下驅(qū)動轉(zhuǎn)子紡紗機(jī)的轉(zhuǎn)子。
發(fā)明原理
本發(fā)明的目標(biāo)通過按照本發(fā)明的對徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動 裝置的電磁功能部件的懸浮、定中心、穩(wěn)定和一種驅(qū)動的方法和/或電 ^磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)和/或轉(zhuǎn)子紡紗才幾的紡紗才幾構(gòu)實現(xiàn)。
按照本發(fā)明的對徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部 件的懸浮、定中心、穩(wěn)定和驅(qū)動的方法的原理在對于徑向電磁軸承和 電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置是共同的徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁 功能部件上同時作用來自分開的磁通源的穩(wěn)定磁通和驅(qū)動磁通。
通過來自分開的源的穩(wěn)定磁通和驅(qū)動磁通的作用，減小了在電磁 軸承中用于徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件的懸浮、 定中心和穩(wěn)定的功率需求和保證了無故障的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。穩(wěn)定磁通和驅(qū) 動石茲通的源的分開允許軸承和驅(qū)動系統(tǒng)對徑向電f茲軸 K和電動^走轉(zhuǎn)驅(qū) 動裝置的電磁功能部件的位置和/或速度和/或旋轉(zhuǎn)加速度的變化作出容 易和快速的反應(yīng)。通過該方法也大大地減小了對電子控制系統(tǒng)和其軟 件設(shè)備的復(fù)雜性的要求。
為了控制徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件的軸 向和/或傾斜運動，有利的是，穩(wěn)定磁通包括由永久磁鐵激勵的和用于將 電磁功能部件維持在徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子中的軸 向工作位置上的持久分量和由穩(wěn)定電磁鐵激勵的和用于穩(wěn)定電磁功能 部件的工作位置的可變分量，而由至少一個驅(qū)動電磁鐵激勵的驅(qū)動磁 通包括用于產(chǎn)生引起電磁功能部件的旋轉(zhuǎn)運動的至少一個切向力的分 量。由永久磁鐵激勵的磁通的恒定持久分量引起在軸承中的靜止磁通，由此保證其承載能力的一個重要部分。永久磁鐵的低的磁導(dǎo)率同時消 除了現(xiàn)有技術(shù)中描述的穩(wěn)定電磁鐵的線圏的鐵磁的鐵芯的負(fù)面影響。
按照權(quán)利要求3也有利的是，驅(qū)動磁通也包括一個用于產(chǎn)生在軸向 和/或徑向作用在徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件上 的分量，其使得電磁功能部件的懸浮、定中心和穩(wěn)定更精確和更快速和 減小該活動的功率需求。
作用于徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件上的輔 助力同時由電流流過電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的至少 一個電線、繞組或線圏時 產(chǎn)生，這是由穩(wěn)定磁通和驅(qū)動磁通的源的分開和通過設(shè)置電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動 裝置實現(xiàn)的，其中電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置依據(jù)應(yīng)該控制、操縱或穩(wěn)定徑向電 磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件的多少個自由度而具有這 樣的數(shù)量的電線、繞組或線圈。
按照權(quán)利要求4，作用于徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁 功能部件上的輔助力的數(shù)量大于或等于要被控制、操作和/或穩(wěn)定的徑向 電磁軸承的定子和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件上的自由度的數(shù) 量，尤其是徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件上的旋轉(zhuǎn) 運動、軸向運動和/或傾斜運動的自由度。由此實現(xiàn)一種對徑向電磁軸承 和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件的簡單快速和不要求功率的控制、 操縱和/或穩(wěn)定。作用于徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部 件上的可能的更大數(shù)量的輔助力可以影響電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的至少另 一個量的大小，尤其是與配置這種驅(qū)動裝置的裝置的功能相關(guān)的機(jī)械 的、電的或磁的大小。
同時按照權(quán)利要求5，有利的是，力的主動輔助分量的數(shù)量和它們 的方向和大小按照徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件 的被連續(xù)監(jiān)控的旋轉(zhuǎn)的位置和/或加速度和/或速度進(jìn)行控制。
為了簡單和快速地控制力的輔助分量的活動，設(shè)有電子控制系統(tǒng)， 其包括預(yù)先確定的數(shù)學(xué)模型或算式。
按照本發(fā)明的徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁軸承和驅(qū) 動系統(tǒng)的原理在于徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件 可移動和旋轉(zhuǎn)地安裝在徑向電磁軸承的定子和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定 子之間的空間中，電磁功能部件包括電動驅(qū)動裝置和徑向電磁軸承的 共同的電磁功能部件，它們被發(fā)現(xiàn)處于徑向電磁軸承的定子的磁場中和同時處于電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子的磁場中。布置在轉(zhuǎn)子上或轉(zhuǎn)子中的 共同的電磁功能部件使得電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子和徑向電磁軸承的 定子能夠相互作用。
按照權(quán)利要求8可以實現(xiàn)一種制造上簡單的電磁和驅(qū)動系統(tǒng)的布 置，其方式是用至少 一個永久磁鐵和應(yīng)該具有電磁功能的環(huán)形成徑向電 磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件，其中永久磁鐵形成電動旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的 一部分，環(huán)形成徑向電磁軸承的旋轉(zhuǎn)部分。
按照權(quán)利要求9，有利的是，電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子和徑向電磁 軸承的定子由控制單元相互連接，后者與徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動 裝置的電磁功能部件的位置和/或速度和/或加速度的至少一個傳感器耦 聯(lián)并且能夠單獨地控制電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子和徑向電磁軸承的定子。
按照權(quán)利要求IO，有利的是，電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子和徑向電磁 軸承的定子由控制單元相互連接，后者包括用于基于對其實際電源的電 特性的監(jiān)控來測量和計算徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功 能部件的位置和/或速度和/或加速度的機(jī)構(gòu)并且能夠單獨地控制電動旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子和徑向電磁軸承的定子。
通過分開的控制徑向電磁軸承的定子和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定 子，必要時可以產(chǎn)生用于消除電磁功能部件的加速度和/或速度和/或位 置的所揭示的偏離的在徑向和/或軸向和/或切向上作用于電磁功能部件 上的輔助力。
徑向電磁軸承的定子在結(jié)構(gòu)上和功能上有利的布置在權(quán)利要求11 中描述。徑向電磁軸承的定子包括至少一個與徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動裝置的電磁功能部件的軸線平行地磁化的穩(wěn)定永久磁鐵和至少三 個穩(wěn)定電磁鐵，其中每個穩(wěn)定電磁鐵包括鐵芯，圍繞該鐵芯巻繞有經(jīng) 由控制單元與電源耦合的穩(wěn)定線圈，穩(wěn)定永久磁鐵和穩(wěn)定電磁鐵裝配 有由鐵磁板形成的共同的極部件，它們位于被空間分隔開的相鄰的穩(wěn) 定電磁鐵之間，在每個穩(wěn)定電磁鐵上的極部件覆蓋至少 一部分鐵芯和 穩(wěn)定線圏的一部分巻繞圏和至少徑向電磁軸承的定子的一部分穩(wěn)定永 久磁鐵。
由永久磁鐵產(chǎn)生的磁通的至少 一部分被由電磁鐵產(chǎn)生的磁通的至 少 一部分重疊。鐵磁板僅僅覆蓋對應(yīng)的穩(wěn)定線圏的巻繞圏的 一部分的情況防止了磁通的泄露和由此減小了系統(tǒng)的功率損失。沒有被鐵磁板覆蓋 的穩(wěn)定線圈的巻繞圏 一部分與具有大的磁阻的空氣相鄰，因此穩(wěn)定電磁 鐵的磁通集中到磁板中。該穩(wěn)定線圈的電感較小和因此其時間的反應(yīng)較 小，這有利于控制系統(tǒng)。
與徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件的軸線平行 磁化的穩(wěn)定永久磁鐵可以有利地由 一個整體件形成，例如由按照權(quán)利 要求12的安裝在穩(wěn)定線圈之間的空間內(nèi)的輔助的環(huán)形穩(wěn)定永久磁鐵形
成，或按照權(quán)利要求13由安裝在穩(wěn)定線圏之間的空間內(nèi)的至少三個部 分形成。
按照權(quán)利要求14,如果穩(wěn)定電磁鐵的鐵芯至少部分地由永久磁鐵 形成，則是有利的，其進(jìn)一步減小了尤其是用于穩(wěn)定電磁功能部件位 置的功率要求。
結(jié)構(gòu)上和功率有利的布置參見按照權(quán)利要求15的方案，其中位于 穩(wěn)定電石茲4失的上側(cè)中的 一個平面中的極部件在它們與徑向電i茲軸承和 電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件相鄰的部分中借助于薄的連接橋連 接到上部鐵磁板中和位于穩(wěn)定電磁鐵的底側(cè)中的一個平面中的極部件 在它們與徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件相鄰的部 分中借助于薄的連接橋連接到底部鐵磁板中，徑向電磁軸承的定子的 穩(wěn)定電磁鐵和徑向電磁軸承的定子的永久磁鐵定位在這些上部和底部 鐵磁板之間，在對應(yīng)的鐵磁板中在相鄰的極部件之間的空間自連接橋 向外變得更寬，這進(jìn)一步減小了系統(tǒng)的功率要求。
連接橋磁性地連接電磁鐵和/或永久磁鐵的 一 個以上的極和它們傳 導(dǎo)分散磁通的至少一個分量。在磁通通過連接橋時，橋的幾何形狀保 證在橋的一個區(qū)域中的一種磁飽和或一種接近磁飽和的狀態(tài)，這減小 了系統(tǒng)的功率要求，尤其是在穩(wěn)定的電磁功能部件在高的旋轉(zhuǎn)速度下 運動時。
鐵磁板的最有利的布置似乎是它們的按照權(quán)利要求16的形式，其 中鐵磁板的相鄰的極部件的側(cè)緣邊形成接近90°的角。
按照權(quán)利要求17,電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置由電動機(jī)或由具有電動機(jī)和 發(fā)電機(jī)功能的電機(jī)形成。在具有發(fā)電機(jī)功能的電機(jī)僅僅旋轉(zhuǎn)和沒有實 施穩(wěn)定的情況下，該電機(jī)由于動能過剩而產(chǎn)生電流。
電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置可以以各種不同的方式布置從而與對包括電石茲軸承和驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)備的技術(shù)要求相符合。按照權(quán)利要求18，電動旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子定位在電磁功能部件內(nèi)部，電磁功能部件安裝在徑 向電磁軸承的定子內(nèi)部，由此形成具有外轉(zhuǎn)子的電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。按照權(quán)利要求19，電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子對著電磁功能部件的 至少一個表面部分定位，該電磁功能部件安裝在徑向電磁軸承的定子 內(nèi)部，由此形成具有盤式轉(zhuǎn)子的電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。按照權(quán)利要求20，電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子定位在電磁功能部件 的外部，電磁功能部件安裝在電磁軸承的定子的外部，由此形成具有 內(nèi)轉(zhuǎn)子的電動驅(qū)動裝置。對于電》茲軸承和驅(qū)動系統(tǒng)的最終的工業(yè)應(yīng)用，專門的應(yīng)用部件以 同軸的方式安裝在徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件 上。按照權(quán)利要求22,電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)的專門的應(yīng)用部件由轉(zhuǎn)子 紡紗機(jī)的紡紗轉(zhuǎn)子代表。轉(zhuǎn)子紡紗機(jī)的包括以旋轉(zhuǎn)方式安裝在與負(fù)壓源耦聯(lián)的空氣室中的 紡紗轉(zhuǎn)子紡紗機(jī)構(gòu)的原理，在于紡紗轉(zhuǎn)子以同軸的方式安裝在電磁軸 承和驅(qū)動系統(tǒng)的徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件上 和形成該系統(tǒng)的#支術(shù)工作構(gòu)件。按照權(quán)利要求24，有利的是，紡紗轉(zhuǎn)子由雙側(cè)敞開的體形成，該紗線的引出孔，該引出孔連接到在電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子中形成的 孔中，而用于被紡織的紗線的拉出紗線噴嘴定位在該孔中。為了保證通過按照權(quán)利要求25的轉(zhuǎn)子紡紗的工藝過程使材料連續(xù) 地流過，有利的是還在于，紡紗轉(zhuǎn)子被垂直地定位和選出的單根紡織 纖維從下方進(jìn)入和;f皮紡織的紗線在向上的方向上拉出。權(quán)利要求26描述了紡紗轉(zhuǎn)子的另一種可能的實施例，按照該實施 例，紡紗轉(zhuǎn)子具有封閉的底部和該底部的對面形成有用于引入選出的 單根紡織纖維和拉出被紡織的紗線的孔。


按照本發(fā)明的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子紡紗機(jī)的紡紗機(jī)構(gòu)的實 施例的示例在所附的附圖中示意地示出，其中圖la, lb顯示了具有盤式電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，圖2顯示了鐵磁板，圖3a， 3b顯示了具有一個輔助的環(huán)形穩(wěn)定永久磁鐵的電磁軸承和驅(qū)動系 統(tǒng)，圖4a, 4b顯示了具有四個輔助的穩(wěn)定永久磁鐵的電磁軸承和驅(qū)動 系統(tǒng)，圖5a, 5b, 5c顯示了具有內(nèi)電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁軸承和驅(qū) 動系統(tǒng)，圖6a, 6b， 6c顯示了具有布置在與轉(zhuǎn)子軸線同軸的環(huán)中的驅(qū) 動線圏的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，圖7顯示了具有外轉(zhuǎn)子的電磁軸承和驅(qū) 動系統(tǒng)，圖8a， 8b顯示了具有軸向偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和具有從垂直位置偏轉(zhuǎn) 的轉(zhuǎn)子的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，圖9顯示了用于轉(zhuǎn)子紡紗機(jī)的電磁軸承 和驅(qū)動系統(tǒng)，圖10顯示了具有轉(zhuǎn)子的位置和/或速度和/或加速度傳感器 的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)的布置和圖11顯示了具有用于監(jiān)控電流和電壓 的值的才幾構(gòu)的電》茲軸承和驅(qū)動系統(tǒng)的布置。實施例的示例按照本發(fā)明的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)依據(jù)附圖中所示的幾個實施例 的示例進(jìn)行描述，其中在徑向電磁軸承的定子1和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的 定子2之間的空間中以可移動的和可轉(zhuǎn)動的方式安裝轉(zhuǎn)子3,該轉(zhuǎn)子代 表了徑向電磁軸承的和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件。該電磁功 能部件包括電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和徑向電磁軸承的共同部件，它們位于 徑向電磁軸承的定子1的磁場中和同時位于電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子2 的磁場中。在按照圖la， lb的示例實施例中，轉(zhuǎn)子3安裝在徑向電磁軸承的 定子1的內(nèi)部。電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子2對著轉(zhuǎn)子3的下表面部分安 裝，在轉(zhuǎn)子3的該表面部分上安裝至少一個驅(qū)動永久磁鐵31。電動旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子2包括至少一個驅(qū)動電磁鐵，驅(qū)動電磁鐵包括至少一 個安裝在定子的支撐22上的驅(qū)動線圈21,其在所示的實施例示例中由 扁平體形成，但是可以以另 一種方式相應(yīng)于其中應(yīng)用電^茲軸承和驅(qū)動 系統(tǒng)的裝置的技術(shù)和結(jié)構(gòu)要求來建造。在所示的實施例中驅(qū)動線圈21 的數(shù)量是六個和驅(qū)動永久磁鐵31的數(shù)量也等于六個。形成電磁功能部件的轉(zhuǎn)子3包括徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置 的共同部件，其定位在徑向電磁軸承的定子1的磁場中和同時定位在電 動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子2的磁場中。這些共同部件在按照圖la， lb的 實施例中由至少 一個驅(qū)動永久磁鐵31和由具有電磁功能的鐵磁環(huán)32形成，驅(qū)動永久磁鐵構(gòu)成電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的 一 部分和對著電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子2安裝在轉(zhuǎn)子3的表面上，鐵磁環(huán)形成徑向電磁軸承的一個旋轉(zhuǎn)部分。徑向電磁軸承的定子1包括四個穩(wěn)定電磁鐵lla， lib, lie, lid, 它們由圍繞鐵芯llla, lllb, lllc, llld巻繞的穩(wěn)定線圈110a, 110b, 110c, 110d形成，這些4失芯至少部分地由穩(wěn)定7么久》茲4失lllOa， 1110b， 1110c, 1110d形成，鐵芯llla, lllb, lllc, llld的其余部分 由非鐵磁的材料形成。依據(jù)對組合的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)要求， 鐵芯11 la, 11 lb, Ulc, llld的其余部分可以用一種鐵磁的材料構(gòu)造 或整個鐵芯111a, 111b, lllc， llld可以由穩(wěn)定永久磁鐵1110a, 1110b, 1110c, lllOd構(gòu)造。穩(wěn)定永久》茲4失1110a, 1110b, 1110c, 1110d被平行于在工作位置上的轉(zhuǎn)子3的旋轉(zhuǎn)軸線30地磁化。穩(wěn)定線圏 110a， 110b, 110c, 110d經(jīng)由與電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的驅(qū)動線圈21分開 的控制單元耦合到電源上，其示于圖10中。穩(wěn)定電磁鐵lla， llb， llc， lid配有極部件120a, 120b， 120c, 120d, 130a， 130b, 130c, 130d。位于穩(wěn)定電》茲《失lla, lib, llc, lid的上側(cè)面上的一個平面中 的極部件120a， 120b, 120c， 120d在它們與轉(zhuǎn)子3相鄰的部段中由細(xì) 的連接橋1201連接到上部鐵磁板12中和位于穩(wěn)定電磁鐵lla, llb， llc, lid的下側(cè)面上的一個平面中的極部件130a, 130b, 130c， 130d 在它們與轉(zhuǎn)子3相鄰的部段中由細(xì)的連接橋1301連接到底部鐵磁板13 中。圖la只顯示了上部鐵磁板12。底部鐵磁板13示于圖lb。徑向電 磁軸承的定子的穩(wěn)定電磁鐵lla, lib, llc, lid和徑向電磁軸承的定 子的穩(wěn)定永久磁鐵1110a, 1110b, 1110c, lllOd定位在上部鐵磁板12 和底部鐵磁板13之間。鐵磁板12和13與穩(wěn)定永久磁鐵、鐵芯111a, 川b， lllc, llld的一部分和穩(wěn)定電磁鐵lla, llb， llc， lid的穩(wěn)定 線圈110a, 110b, 110c, 110d的一部分繞組相重疊。在穩(wěn)定永久磁鐵1110a, lllOb， 1110c, lllOd處，需要注意這些 穩(wěn)定永久磁鐵1110a, 1110b, 1110c, lllOd如果可能的話應(yīng)具有相同 的殘余磁通密度和相同的矯頑力，從而轉(zhuǎn)子3即使在非常小的電流情況 下和在微小的外力下也被穩(wěn)定在系統(tǒng)的幾何中心。相反，可以使用具 有不同的材料特性的穩(wěn)定永久》茲鐵1110a, 1110b, 1110c, 1110d從而 恒定的力例如重力在幾何中心位置上被4卜償。鐵磁環(huán)32在它的周邊上設(shè)有槽，該槽在周邊上形成兩個環(huán)形凸起 和在其下表面上安裝有環(huán)形形狀的驅(qū)動永久磁鐵31。在轉(zhuǎn)子5的平衡的位置上轉(zhuǎn)子5的周邊上的環(huán)形凸起被相對于鐵磁板12, 13定位。轉(zhuǎn) 子3的成形形狀有助于降低由渦電流引起的損失。在沒有示出的實施例中所述的環(huán)形凸起由具有高磁導(dǎo)率的鐵磁薄 板制造和轉(zhuǎn)子的其余部分由常規(guī)的鐵磁材料制造。該實施例能夠維護(hù) 渦電流引起的損失，該渦電流尤其是在高的橫向力和高的轉(zhuǎn)子速度情 況下在非常低的水平上發(fā)生。在徑向電磁軸承的定子的穩(wěn)定電磁鐵lla， lib, llc， lid之間設(shè) 置有轉(zhuǎn)子1的位置和/或速度和/或加速度的傳感器112,其與控制單元7 的輸入端71連接，如圖n所示。鐵磁板12, 13也示于圖2中。在該圖中非常清楚地看到極部件 120a， 120b， 120c, 120d的矩形形狀和連接橋2201的形狀，同時在底 部鐵磁板13上的對應(yīng)的部分顯然是相同的。鐵磁板的相鄰的極部件 120a， 120b， 120c, 120d的側(cè)邊緣形成一個a角，其在所示實施例中 等于90。。在其它沒有示出的實施例中角a小于或大于90。。鐵磁板的相 鄰的極部件120a， 120b, 120c， 120d的側(cè)緣邊也可以不同地成形。同 時如果這些緣邊之間的空間在朝著向外的方向上與連接橋1201之間變 得更寬則是有利的。穩(wěn)定電磁鐵的穩(wěn)定線圈110a, 110b, U0c, 110d的繞組的自由部 段與空氣鄰接，其具有大的磁阻。因此穩(wěn)定電磁鐵lla, lib, llc， lid的磁通集中到鐵磁板12, 13中。具有繞組的自由部段的穩(wěn)定線圈 U0a， 110b, 110c， llOd具有低的電感，和由此具有〗氐的時間響應(yīng)和 它們能夠?qū)刂葡到y(tǒng)作出較快的反應(yīng)。在圖3a, 3b所示的實施例示例中電；茲軸承和驅(qū)動系統(tǒng)的形成類似 于按照圖la, lb所述的實施例。這些實施例之間的區(qū)別在于按照圖 3a, 3b的穩(wěn)定電磁鐵的鐵芯llla, lllb, lllc, llld和圍繞該鐵芯 llla, lllb, lllc, llld巻繞的穩(wěn)定線圏110a, 110b, 110c， 110d小 于圖la, lb的實施例。在穩(wěn)定線圏110a, 110b， 110c, 110d之間的空 間內(nèi)設(shè)置有輔助的環(huán)形穩(wěn)定永久磁鐵113,其與在工作平衡位置上轉(zhuǎn)子 3的軸線30平行地磁化。按照該實施例的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)能夠?qū)?轉(zhuǎn)子3產(chǎn)生更大的穩(wěn)定作用，尤其是在輔助的環(huán)形穩(wěn)定永久磁鐵113與在幾個穩(wěn)定電磁鐵lla, lib, lie, lid中的穩(wěn)定永久磁鐵1110a, 1110b, 1110c, lllOd—起使用的實施例中。這種技術(shù)方案提供較小的空間放置轉(zhuǎn)子的位置和/或速度和/或加速 度傳感器和因此按照圖11有利地實現(xiàn)了對這些參數(shù)的監(jiān)控。徑向電磁 軸承的定子1和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子2與控制單元7連接，它包括 基于對它們的電源的電值的監(jiān)控用于計算/評估轉(zhuǎn)子的位置和/或速度和/ 或加速度的機(jī)構(gòu)和能夠單獨地控制徑向電磁軸承的定子1和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動裝置的定子2。在圖4a, 4b中所示的另一個示例實施例不是采用一個輔助的環(huán)形 穩(wěn)定永久磁鐵而是包括四個長方體形狀的輔助的穩(wěn)定永久磁鐵 114all4b, 114c, 114d,它們安裝在穩(wěn)定線圈110a, 110b, 110c, 110d之間的空間內(nèi)和被平行于在工作位置上的轉(zhuǎn)子3的軸線30地磁 化。徑向電磁軸承以及電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的其它部件以與先前描述的 實施例相同的方式構(gòu)造。只有穩(wěn)定電磁鐵的鐵芯llla, lllb， lllc， llld不包括穩(wěn)定永久磁鐵1110a, U10b， 1110c, 1110d。關(guān)于對轉(zhuǎn)子1 的位置和/或速度和/或加速度的監(jiān)控，兩個上迷變型都可以應(yīng)用在該技 術(shù)方案中。也可以使用穩(wěn)定電磁鐵的鐵芯中的穩(wěn)定永久磁鐵，其在圖 4a, 4b中沒有示出。在按照圖5a, 5b, 5c的實施例示例中，轉(zhuǎn)子3安裝在徑向電磁軸 承的定子l內(nèi)部。轉(zhuǎn)子3成形為環(huán)的形狀，在其內(nèi)孔中設(shè)置電動旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動裝置的定子2的驅(qū)動線圏21，其安裝在支撐22上。在電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動 裝置的定子的驅(qū)動線圏21之間構(gòu)造有一個孔211,它的軸線與在工作 平衡位置上的轉(zhuǎn)子的軸線30相同。支撐22可以構(gòu)造成如圖5b所示的 被填充的支撐或者具有與電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子2的孔211同軸的孔 221。在所示實施例中的轉(zhuǎn)子3由一個環(huán)形的承載體33形成，在其內(nèi)側(cè) 面上安裝有至少一個驅(qū)動永久磁鐵31，其成形為一種環(huán)的形狀，該環(huán) 或者由幾個扇形段組成或者由 一 個按照相應(yīng)的方式多極磁化的整體件 組成。在外側(cè)面上轉(zhuǎn)子的承載體33設(shè)有鐵磁環(huán)32,該環(huán)形成徑向電磁 軸承的旋轉(zhuǎn)部分和由鐵磁材料制造。承載體33由非鐵磁材料制造，例 如鋁或塑料。徑向電磁軸承的定子1與按照圖la, lb的實施例類似地成形。穩(wěn)定電》茲鐵的鐵芯llla, lllb, lllc, llld包括更大的穩(wěn)定永久磁纟失 1110a， 1110b, 1110c， 1110d，如圖5a所示。面對轉(zhuǎn)子3的穩(wěn)定線圈 110a, 110b, 110c, 110d的內(nèi)表面在最靠近轉(zhuǎn)子3的地方連接到鐵磁板 12, 13中的孔的內(nèi)表面，由此在最靠近轉(zhuǎn)子3的地方形成一個均勻的 間隙。這種修改有利于降低渦電流和減小系統(tǒng)的功率需求。在按照圖6a， 6b, 6c的實施例示例中轉(zhuǎn)子3被置于徑向電磁軸承 的定子l的孔內(nèi)。電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子2包括驅(qū)動線圈21,它們位 于電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子的支撐22上，其布置在一個與在工作平衡 位置上的轉(zhuǎn)子的軸線30同軸的環(huán)中。在轉(zhuǎn)子的承載體33中成形有一個 環(huán)形凹部，驅(qū)動線圏21沉入該凹部中，圍繞環(huán)形凹部中的驅(qū)動線圈21 安裝驅(qū)動永久磁鐵31，其按照一些前面描述的方式成形。在轉(zhuǎn)子的承 載體33的外部周邊上安裝具有電磁功能的鐵磁環(huán)32，其代表徑向電磁 軸承的旋轉(zhuǎn)部分。徑向電磁軸承的定子的穩(wěn)定電磁鐵lla， lib, llc， lid包括梯形 的鐵芯llla, lllb, lllc, llld，和也以相應(yīng)的方式形成兩個鐵磁板 12， 13的極部件120a, 120b, 120c, 120d。穩(wěn)定電磁鐵的鐵芯llla， 111b, lllc， llld 4義僅由穩(wěn)定永久石茲4失1110a, lllOb， 1110c, lllOd 形成。極部件120a， 120b, 120c, 120d的相鄰的緣邊形成一個角a,而 在它們之間的空間在轉(zhuǎn)子3的外側(cè)方向上變得更寬。在圖6b中轉(zhuǎn)子的承載體33是沒有孔的實體。在按照圖6c的實施 例示例中轉(zhuǎn)子的承載體具有與電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子2的支撐22中 的孔221同軸的孔331。在按照圖7的實施例示例中，徑向電磁軸承的定子1由一個具有內(nèi) 孔的環(huán)形成和在該定子1的外部設(shè)有轉(zhuǎn)子3。在轉(zhuǎn)子3的外部設(shè)有電動 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子2,它包括圍繞其周邊分布的驅(qū)動線圈21并且它 與徑向電磁軸承的支撐22 —起安裝在定子1上。在該實施例中轉(zhuǎn)子3 由具有電磁功能的鐵磁環(huán)32形成，該環(huán)形成其內(nèi)部段和代表徑向電磁 軸承的旋轉(zhuǎn)部分。在鐵磁環(huán)32的外部周邊上安裝由一些前面所述的方 式形成的驅(qū)動永久磁鐵31 。電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置有利地由電動機(jī)或具有電動機(jī)和發(fā)電機(jī)功能的 電機(jī)形成。在具有發(fā)電機(jī)功能的電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和沒有實施穩(wěn)定的情況 下，該電才幾由于動能過剩而產(chǎn)生電流。轉(zhuǎn)子3的目的是傳導(dǎo)磁通，如圖8a, 8b所示，該/磁通例如從上部 鐵磁板12沿著徑向通過徑向電磁軸承的定子1和轉(zhuǎn)子3之間的空氣隙 進(jìn)入轉(zhuǎn)子中。在轉(zhuǎn)子3中磁通沿著軸向傳導(dǎo)和通過空氣隙閉合到底部鐵 磁板13中。圖8a, 8b顯示了包括帶有盤式轉(zhuǎn)子的電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁軸 承和驅(qū)動系統(tǒng)，如前面針對圖1所述。圖8a顯示了在朝著電動旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動裝置的定子2的方向上從其操作位置軸向偏斜的轉(zhuǎn)子3,而轉(zhuǎn)子3的 實際軸線與轉(zhuǎn)子在平衡工作位置上的旋轉(zhuǎn)軸線30相同。轉(zhuǎn)子3例如在 電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)開始運動之前位于該位置上。在電流供給到穩(wěn)定 電磁鐵的所有穩(wěn)定線圈110a, 110b， 110c, 110d中時，磁通被感應(yīng)， 從上部鐵磁板12經(jīng)由轉(zhuǎn)子的鐵磁環(huán)32進(jìn)入到底部鐵磁板13中，和該 磁通產(chǎn)生懸浮力F,該力升起轉(zhuǎn)子和由此維持轉(zhuǎn)子在徑向電磁軸承的定 子的穩(wěn)定電磁鐵lla, lib, llc, lld之間的懸浮位置，同時它使轉(zhuǎn)子3 定中心，如圖1-7所示。在這種情況下磁通源由徑向電磁軸承的定子1 的穩(wěn)定電磁鐵的穩(wěn)定線圈110a, 110b, 110c， 110d代表。圖8b顯示了轉(zhuǎn)子的軸線30偏離垂直位置時的一個實施例。均衡力 F作用于偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子3上，通過該作用使轉(zhuǎn)子3返回到工作位置。為了監(jiān)控轉(zhuǎn)子3的位置和/或速度和/或加速度設(shè)有轉(zhuǎn)子的位置和/或 速度和/或加速度的傳感器112,如圖la和10中示意示出的，其信號傳 導(dǎo)到控制單元7的輸入端71。依據(jù)轉(zhuǎn)子3的位置和/或速度和/或加速度 的傳感器112的信息，控制單元7控制流過徑向電磁軸承的定子1的穩(wěn) 定電；茲鐵的幾個穩(wěn)定線圏110a， 110b, 110c, 110d的電流值并且控制 單元7與這種調(diào)節(jié)分開地調(diào)節(jié)流過旋轉(zhuǎn)電動驅(qū)動裝置的定子2的驅(qū)動線 圈21的電流值和作為其結(jié)果，它快速和以最小的功率需求均衡位置和/ 或速度和/或加速度與它們的預(yù)先設(shè)置的值之間的每個偏差。轉(zhuǎn)子的位置和/或速度和/或加速度的傳感器112可以由用于監(jiān)控被 傳導(dǎo)給徑向電磁軸承的定子1的穩(wěn)定電磁鐵的穩(wěn)定線圈110a, 110b, 110c, 110d的電流或電壓值的機(jī)構(gòu)115a, 115b， 115c， 115d替代，而 這些機(jī)構(gòu)115a， 115b, 115c， 115d與控制單元7的輸入端71連接，如 圖11所示。如果控制單元7揭示一些穩(wěn)定線圈110a， 110b, 110c, 110d上有任何電流值或電壓值的改變，其對應(yīng)于轉(zhuǎn)子3偏離出軸線， 那么它評估這種改變和與對電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的控制分開地中改變傳導(dǎo)給幾個穩(wěn)定線圏的電流值或電壓值，以使轉(zhuǎn)子3返回到預(yù)先限定的工作位置。與這種控制分開地，控制單元7控制通過旋轉(zhuǎn)電動驅(qū)動裝置的 定子2的驅(qū)動線圈21的傳導(dǎo)的電流值，其結(jié)果是，它快速和以最小的 功率需求均衡位置和/或速度和/或加速度與它們預(yù)先設(shè)置的值之間的每 個偏差。電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的驅(qū)動線圈21和驅(qū)動永久磁鐵31在將電流傳導(dǎo) 到驅(qū)動線圈21中之后形成磁場，其尤其用于啟動轉(zhuǎn)子3進(jìn)入旋轉(zhuǎn)運動 和保持轉(zhuǎn)子3處于這種旋轉(zhuǎn)運動。在具有盤式轉(zhuǎn)子3的電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝 置實施例中，如圖1, 3， 4, 8所示，在該有利的實施例中，驅(qū)動永久 磁鐵31由環(huán)形成，該環(huán)在以四個極的方式軸向地^皮磁化，而在驅(qū)動永 久磁鐵31的每一側(cè)上南極和北極被相互并排地定位。為了由驅(qū)動永久 磁鐵31產(chǎn)生作用于電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)子3上的扭矩，在電動旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動裝置的定子2上實現(xiàn)驅(qū)動線圈21的一個系統(tǒng)，它除了產(chǎn)生圍繞轉(zhuǎn) 子3的軸線30的扭矩以外，還能夠產(chǎn)生在逆著轉(zhuǎn)子3傾斜的方向上的 力和必要時也產(chǎn)生在系統(tǒng)的徑向和軸向上的力。扭矩用于驅(qū)動轉(zhuǎn)子， 在徑向和軸向上的力可以用于減振或者補(bǔ)償作用于轉(zhuǎn)子3上的外力。驅(qū) 動力的產(chǎn)生以及控制力的產(chǎn)生在該實施例中是基于所謂的洛倫茲 Lorentz力，即基于導(dǎo)體的力的作用，電流在磁場中通過該導(dǎo)體。依據(jù) 線圈的構(gòu)造和它們的連接情況，可以完全消除徑向上的力和僅僅保留 用于驅(qū)動電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)子3的扭矩。原則上總是需要保持配置 與要調(diào)節(jié)的力和扭矩的數(shù)量 一 樣多的獨立的線圏以及這樣多的獨立的 電流分量。如果扭矩，軸向上的力和兩個在傾斜方向上的力要被調(diào) 節(jié)，那么需要四個獨立的驅(qū)動線圈21以及四個獨立的電流。是否可以 獨立地在轉(zhuǎn)子的某個角度上調(diào)節(jié)力和扭矩，也取決于線圈的幾何結(jié) 構(gòu)、驅(qū)動永久磁鐵和其磁化情況。在大多數(shù)實施例中，尤其是在轉(zhuǎn)子3 的非常高的速度區(qū)域中，扭矩的，尤其是產(chǎn)生該扭矩的力的平均值可以以合適的方式調(diào)節(jié)就足以穩(wěn)定轉(zhuǎn)子3的振動或震蕩。作用于轉(zhuǎn)子3上的輔助力的數(shù)量大于或等于要被控制、操作和/或 穩(wěn)定的轉(zhuǎn)子3的自由度的數(shù)量。主動的輔助力的數(shù)量和它們的方向和大 小按照轉(zhuǎn)子3的被連續(xù)監(jiān)控的旋轉(zhuǎn)的位置，加速度和/或速度進(jìn)行控 制。按照代表系統(tǒng)的 一 部分的或?qū)嵤┑狡渲械念A(yù)先確定的數(shù)學(xué)模型或 算式，基于與轉(zhuǎn)子3的旋轉(zhuǎn)的位置和/或加速度和/或速度的變化相關(guān)聯(lián)的信號對輔助力進(jìn)行控制。我們將使用圖l來說明懸浮、穩(wěn)定和驅(qū)動力。如果在朝著左邊的一個力被施加到轉(zhuǎn)子3上，那么右手側(cè)的穩(wěn)定線圏110a必須增強(qiáng)穩(wěn)定永 久磁鐵1110a的磁通和左手側(cè)的穩(wěn)定線圈110c必須減弱穩(wěn)定永久磁鐵 1110c的磁通。由此磁通密度在徑向電磁軸承的定子1和轉(zhuǎn)子3之間的 空氣隙的右手側(cè)部分中增加，和同時磁通密度在徑向電動軸承的定子1 和轉(zhuǎn)子3之間的空氣隙的左手側(cè)部分中減少。這導(dǎo)致力在右側(cè)方向上作 用于轉(zhuǎn)子上。為了在轉(zhuǎn)子的水平上產(chǎn)生正交的力，需要至少兩個相互 獨立的穩(wěn)定線圈的系統(tǒng)。在實施例中如果使用三個穩(wěn)定線圏，可以使 用星形或三角形切換線路。如果使用四個線圈，如果一個穩(wěn)定線圈例 如110a放大其對應(yīng)的穩(wěn)定永久》茲《失1110a的磁通，和第二穩(wěn)定線圈 110c減弱其相應(yīng)的永久磁鐵1110c的磁通，則合適的是使用相反的穩(wěn)定 線圈110a， 110c或110b, 110d的切換。在實際中，轉(zhuǎn)子3可以用于與合適的技術(shù)工作構(gòu)件結(jié)合，該構(gòu)件軸 向地安裝在轉(zhuǎn)子3上。合適的技術(shù)工作構(gòu)件例如是一個泵的轉(zhuǎn)子、通風(fēng) 機(jī)的轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子紡紗機(jī)的紡紗轉(zhuǎn)子4，如圖9所示。紡紗轉(zhuǎn)子4代表轉(zhuǎn)子紡紗機(jī)的每個操作單元的主操作部件，轉(zhuǎn)子紡 紗機(jī)包括一些并排布置的操作單元，其中每一個用于獨立地生產(chǎn)紗 線。被選出的單根紡織纖維以公知的未示出的方式喂入到紡紗轉(zhuǎn)子 中，在該紡紗轉(zhuǎn)子中由這些纖維生產(chǎn)出紗線。紡紗轉(zhuǎn)子具有引入孔， 被選出的單根纖維的公知的未示出的供給通道引導(dǎo)到該引入孔并且紡 紗轉(zhuǎn)子4的內(nèi)部空間自該引入孔展寬到收集槽中，形成紡紗轉(zhuǎn)子4的內(nèi) 部,間的最寬的部分。收集槽用于將選出的單根纖維匯聚成纖維束， 其借助于紡紗轉(zhuǎn)子4的旋轉(zhuǎn)以公知的方式變成紗線。在紡紗轉(zhuǎn)子4的后 部中形成有與引入孔同軸布置的引出孔。紗線的中空輸送噴嘴5匯入到 引出孔中，通過該噴嘴將被紡紗后的紗線借助于公知的未示出的拉出 機(jī)構(gòu)從紡紗轉(zhuǎn)子4中輸出。紡紗轉(zhuǎn)子4具有垂直的旋轉(zhuǎn)軸線，而其引入 孔定位在下方和引出孔定位在上方。在所示的實施例中，紡紗轉(zhuǎn)子4由具有封閉底部的旋轉(zhuǎn)體形成，在 旋轉(zhuǎn)體對面形成用于引入選出的單根紡織纖維和拉出以紡織的紗線的孔。紡紗轉(zhuǎn)子4固定地安裝在轉(zhuǎn)子3的承載體33中，該轉(zhuǎn)子在所示實 施例中由非鐵磁的材料例如鋁合金的環(huán)形成。轉(zhuǎn)子的承載體33也可以用其它方式形成。在轉(zhuǎn)子的環(huán)形承載體33的內(nèi)側(cè)上安裝用前面所述的一些方式形成的驅(qū)動永久磁《失31。驅(qū)動永久》茲鐵31代表旋轉(zhuǎn)電動驅(qū)動 裝置的旋轉(zhuǎn)部分，其定子2安裝在驅(qū)動永久磁鐵31的內(nèi)部。在旋轉(zhuǎn)電 動驅(qū)動裝置的定子中設(shè)有孔，在該孔中與輸送噴嘴5同軸地設(shè)置紗線的 拉出管6。在轉(zhuǎn)子的承載體33的外部周邊上固定安裝具有電磁功能的 鐵磁環(huán)32,其代表徑向電磁軸承的旋轉(zhuǎn)部分，其定子1由轉(zhuǎn)子的鐵磁 環(huán)32圍繞，而在名失石茲環(huán)32的對面布置穩(wěn)定電f茲鐵，其如前所述包括鐵 芯llla， lllb, lllc， llld，該鐵芯在所示實施例中由穩(wěn)定永久磁4失 1110a, 1110b, 1110c, 1110d形成。每個穩(wěn)定線圈的一部分和穩(wěn)定電 磁鐵的一個鐵芯從上方被上部極部件120a, 120b, 120c， 120d覆蓋， 其形成上部鐵磁板12的一部分，和從下方^皮底部極部件130a, 130b， 130c, 130d重疊，其形成底部鐵磁板13的一部分。
權(quán)利要求
1.徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的單個電磁功能部件的懸浮、定中心、穩(wěn)定和驅(qū)動的方法，電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置通過磁通分量的作用可以在徑向電磁軸承的定子(1)中移動和轉(zhuǎn)動，該磁通基于對徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件的位置和/或速度和/或旋轉(zhuǎn)加速度的監(jiān)控產(chǎn)生在軸向和/或徑向和/或切向上作用于徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件上的力，其特征在于，來自分開的磁通源的穩(wěn)定磁通和驅(qū)動磁通同時作用在徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的對于徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置是公共的電磁功能部件上。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，穩(wěn)定磁通包括由穩(wěn)定 永久磁鐵(1110a, 1110b， 1110c, 1110d)激勵的和用于將電磁功能部 件維持在徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子(1)中的軸向工作 位置上的持久分量和由穩(wěn)定電磁鐵(lla， lib, llc， lid)激勵的和用 于穩(wěn)定電磁功能部件的工作位置的可變分量，而由至少一個驅(qū)動電磁 鐵激勵的驅(qū)動磁通包括用于產(chǎn)生引起電磁功能部件的旋轉(zhuǎn)運動的至少 一個切向力的分量。
3. 按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，驅(qū)動磁通也包括形成 至少一個在軸向和/或徑向作用于徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的 電磁功能部件上的輔助力的分量。
4. 按照權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，作用于 徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件上的輔助力的數(shù)量大于或等于要被控制、操作和/或穩(wěn)定的徑向電磁軸承的定子和電動旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動裝置的電磁功能部件上的自由度的數(shù)量。
5. 按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，主動輔助力的數(shù)量和 它們的方向和大小按照徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能 部件的被連續(xù)監(jiān)控的旋轉(zhuǎn)的位置和/或加速度和/或速度進(jìn)行控制。
6. 按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，基于與徑向電磁軸承 和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件的旋轉(zhuǎn)的位置和/或加速度和/或速 度的變化相關(guān)聯(lián)的信號并依據(jù)代表控制系統(tǒng)的 一 部分的或?qū)嵤┑皆摽?制系統(tǒng)中的預(yù)先確定的數(shù)學(xué)模型或算式對輔助力進(jìn)行控制。
7. 徑向電；茲軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電》茲軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，包括用于徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件的主動的懸浮和定中心的電磁軸承，電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置可以在電磁軸承的定子(1 ) 中移動和轉(zhuǎn)動，和徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件的電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子與徑向電磁軸承的定子分開和系統(tǒng)還包括用于監(jiān)控徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件的旋轉(zhuǎn)的位置，加速度和/或速度的機(jī)構(gòu)和控制單元(7), 其特征在于，徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件可移 動和旋轉(zhuǎn)地安裝在徑向電磁軸承的定子(1)和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定 子(2)之間的空間中，徑向電磁軸承的定子(1)的磁場和電動驅(qū)動裝 置的定子(2)的磁場都匯入到該空間中，而電磁功能部件包括電動旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和徑向電磁軸承的共同部件，它們被發(fā)現(xiàn)處于徑向電磁軸 承的定子(1)的磁場中和同時處于電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子(2)的磁 場中。
8. 按照權(quán)利要求7所述的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，電動 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和徑向電磁軸承的公共的功能部件包括至少一個形成電 動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的一部分的驅(qū)動永久磁鐵(31),和/或形成徑向電磁軸 承的一部分的具有電磁功能的鐵磁環(huán)(32)。
9. 按照權(quán)利要求7或8所述的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于， 徑向電磁軸承的定子(1)和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子(2)由控制單元 相互連接，控制單元與徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部 件的位置和/或速度和/或加速度的至少一個傳感器耦聯(lián)并且能夠單獨地 控制和徑向電磁軸承的定子(1)和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子(2)。
10. 按照權(quán)利要求7或8所述的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于， 徑向電磁軸承的定子(1)和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子(2)由控制單元 相互連接，控制單元包括用于基于對其實際電源的電特性的監(jiān)控來測量 和計算徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件的位置和/或 速度和/或加速度的機(jī)構(gòu)并且能夠單獨地控制向電磁軸承的定子(1)和 電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子(2)。
11. 按照權(quán)利要求7至10中任一項所述的電i茲軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，其 特征在于，徑向電磁軸承的定子(1)包括至少一個與徑向電磁軸承和 電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件的軸線(30)平行地磁化的穩(wěn)定永久 磁鐵(1110a， 1110b, 1110c， 1110d)和至少三個穩(wěn)定電石茲鐵(lla,lib, lie, lid),其中每個穩(wěn)定電磁鐵(lla， lib, 11c, lid)包括鐵 芯(llla, 111b, 111c, llld),圍繞該鐵芯巻繞有經(jīng)由控制單元(7) 與電源耦合的穩(wěn)定線圏(110a, 110b, 110c, 110d),穩(wěn)定永久磁纟失 (1110a, 1110b, 1110c, 1110d)和穩(wěn)定電,茲4失(lla, lib, llc， lid) 裝配有極部件(120a, 120b, 120c, 120d, 130a, 2130c),它們位于尋皮 空間分隔開的相鄰的穩(wěn)定電磁鐵(lla, lib, llc, lld)之間，在每個 穩(wěn)定電磁鐵(lla， lib, lie, lid)上的極部件(220a, 220b, 220c, 220d, 230a, 230c)覆蓋至少一部分鐵芯(11 la, 111b, 111c, llld) 和穩(wěn)定線圈(110a, 2110b, 110c, 110d)的一部分巻繞圈和至少徑向 電磁軸承的定子(1)的一部分穩(wěn)定永久磁鐵(1110a, 1110b, lllOc， lllOd)。
12. 按照權(quán)利要求7至11中任一項所述的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，其 特征在于，徑向電磁軸承的定子(1)包括安裝在穩(wěn)定線圏(110a, 2110b, 110c, 110d)之間的空間內(nèi)的輔助的環(huán)形穩(wěn)定永久》茲鐵(113)。
13. 按照權(quán)利要求7至11中任一項所述的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，其 特征在于，徑向電磁軸承的定子(1)包括至少三個與徑向電磁軸承和 電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件的軸線平行磁化的穩(wěn)定永久磁鐵(114)，其安裝在穩(wěn)定線圏(110a, 110b， 110c, 110d)之間的空間 內(nèi)。
14. 按照權(quán)利要求11至13中任一項所述的電,茲軸承和驅(qū)動系統(tǒng)， 其特征在于，穩(wěn)定電磁鐵的鐵芯(111a, 111b, lllc， llld)至少部分 地由穩(wěn)定永久》茲4失(lllOa， 1110b, 1110c, lllOd)形成。
15. 按照權(quán)利要求10至14中任一項所述的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)， 其特征在于，位于穩(wěn)定電磁鐵(lla, llb， llc, lid)的上側(cè)中的一個 平面中的極部件(120a, 120b, 120c, 120d)在它們與徑向電磁軸承和 電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件相鄰的部分中借助于薄的連接橋(1201 )連接到上部鐵磁板(12)中和位于穩(wěn)定電磁鐵(lla, lib, llc, lid)的底側(cè)中的一個平面中的極部件(130a, 130b, 130c, 130d)在 它們與徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件相鄰的部分 中借助于薄的連接橋(1301 )連接到底部鐵磁板(13)中，徑向電磁軸 承的定子的穩(wěn)定電磁鐵(lla, lib, llc, lid)和徑向電磁軸承的定子(1 )的永久磁4失(1110a, lllOb， 1110c, lllOd， 113, 114)至少部分地定位在這些上部和底部鐵磁板(12, 13)之間，在對應(yīng)的鐵磁板 (12, 13)中在相鄰的極部件(120a， 120b, 120c, 120d, 130a, 130b， 130c, 130d)之間的空間自連接橋(1201, 1301 )向外變得更寬。
16. 按照權(quán)利要求15所述的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于， 鐵磁板(12, 13)的相鄰的極部件(120a, 120b， 120c, 120d， 130a， 130b, 130c, 130d)的側(cè)緣邊形成接近90°的角。
17. 按照權(quán)利要求7至16中任一項所述的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，其 特征在于，電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置由電動才幾或由起電動才幾和發(fā)電機(jī)功能的 電才幾形成。
18. 按照權(quán)利要求7至17中任一項所述的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，其 特征在于，電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子(2)定位在電磁功能部件內(nèi)部， 電磁功能部件安裝在徑向電磁軸承的定子(1)內(nèi)部。
19. 按照權(quán)利要求7至17中任一項所述的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，其 特征在于，電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子(2)對著電磁功能部件的至少一 個表面部分定位，該電磁功能部件安裝在徑向電磁軸承的定子(1)內(nèi) 部。
20. 按照權(quán)利要求7至17中任一項所述的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，其 特征在于，電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子(2)定位在電磁功能部件的外部， 電磁功能部件安裝在徑向電磁軸承的靜止部分的外部。
21. 按照權(quán)利要求7至20中任一項所述的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，其 特征在于，專門的應(yīng)用部件以同軸的方式安裝在徑向電磁軸承和電動 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件上。
22. 按照權(quán)利要求21所述的電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于， 專門的應(yīng)用部件由轉(zhuǎn)子紡紗機(jī)的紡紗轉(zhuǎn)子(4)代表。
23. 轉(zhuǎn)子紡紗機(jī)的紡紗機(jī)構(gòu)，包括紡紗轉(zhuǎn)子，其特征在于，紡紗轉(zhuǎn) 子(4)以同軸的方式安裝在如權(quán)利要求7至20任一項所述的電磁軸承 和驅(qū)動系統(tǒng)的徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件上。
24. 按照權(quán)利要求23所述的轉(zhuǎn)子紡紗機(jī)的紡紗機(jī)構(gòu)，其特征在 于，紡紗轉(zhuǎn)子(4)由雙側(cè)敞開的體形成，該體中設(shè)有用于引入被選出 的單根紡織纖維的引入孔和用于拉出被紡織的紗線的引出孔，該引出 孔連接到在電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的定子(2)中形成的孔中，拉出紗線噴 嘴(5)定位在該孔中。
25. 按照權(quán)利要求24所述的轉(zhuǎn)子紡紗機(jī)的紡紗機(jī)構(gòu)，其特征在 于，紡紗轉(zhuǎn)子(4)具有垂直的旋轉(zhuǎn)軸線，而它的引入孔定位在下方和 引出孔定位在上方。
26. 按照權(quán)利要求23所述的轉(zhuǎn)子紡紗機(jī)的紡紗機(jī)構(gòu)，其特征在于， 紡紗轉(zhuǎn)子(4)由具有封閉的底部的旋轉(zhuǎn)體形成，該底部的對面形成有 用于引入被選出的單根紡織纖維和拉出被紡織的紗線的孔。
全文摘要
徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的單個電磁功能部件的懸浮、定中心、穩(wěn)定和驅(qū)動的方法，電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置通過磁通分量的作用可以在徑向電磁軸承的定子(1)中移動和轉(zhuǎn)動，該磁通基于對徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件的位置和/或速度和/或旋轉(zhuǎn)加速度的監(jiān)控感應(yīng)出在軸向和/或徑向和/或切向上作用于徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電磁功能部件上的力。來自分開的磁通源的穩(wěn)定磁通和驅(qū)動磁通同時作用在徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的對于徑向電磁軸承和電動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置是公共的電磁功能部件上。本發(fā)明還涉及電磁軸承和驅(qū)動系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子紡紗機(jī)的紡紗機(jī)構(gòu)。
文檔編號F16C32/04GK101617136SQ200780051795
公開日2009年12月30日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者J·斯洛彭斯基, S·西伯, W·阿姆海恩 申請人:里特捷克有限公司