DE2656469A1

DE2656469A1 - Radial active magnetic bearing - has higher frequency sensor current superimposed on driving frequency current

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Publication number: DE2656469A1
Application number: DE19762656469
Authority: DE
Inventors: Peter-Konrad Prof Dr I Hermann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1976-12-09
Filing date: 1976-12-09
Publication date: 1978-06-15

Abstract

The bearing has a three-phase drive consisting of a combination of one or several stators and a rotor with a air-gap monitored by sensors. An n (+-) 1 pole pair control rotating field is superposed on the n pole pair driving rotating field generated by the stator winding supplied with a three-phase current. A voltage induced in a three-phase control winding acting as the sensors, a function of the rotor eccentricity, determines the current in the control three-phase windings. A sensor current of a higher carrier frequency is superposed on the driving current of a driving voltage frequency.

Description

Radiales aktives magnetisches LagerRadial active magnetic bearing

Die Erfindung bezieht sich auf ein radiales aktives magnetisches Lager mit Drehantrieb, bestehend aus der Kombination eines oder mehrerer Ständer und einem Rotor mit einem von Sensoren überwachten BuftspaSt, wobei å jeweils dem von der Ständerwicklung durch Speisung mit Drehstrom erzeugten Antriebsdrehfeld ein Steuerdrehfel.d iiberlagert ist, derart, daß einem n-polpaarigen Antriebsdrehfeld ein n 1-polpaariges über Sensoren moduliertes Steuerdrehfeld überlagert ist, nach Patent . ... ... (Patentanmeldung P 24 06 790), und daß eine in die als Sensoren wirkenden Steuerdrehfeldwicklungen induzierte von einer Exzentrizität des Rotors abhängige Spannung den Strom der Steuerdrehfeldwicklungen stellt, nach Patent . ... ... (Patentanmeldung P 24 57 084).The invention relates to a radial active magnetic bearing with rotary drive, consisting of a combination of one or more stands and one Rotor with a sensor-monitored airspaSt, where å is the one from the Stator winding a rotary control field generated by feeding with three-phase current is superimposed in such a way that an n-pole-pair rotating drive field has an n-pole-pair is superimposed on a rotary control field modulated by sensors, according to patent. ... ... (patent application P 24 06 790), and that one in the rotating field windings acting as sensors induced the current of the control rotating field windings from an eccentricity of the rotor dependent voltage represents, according to patent. ... ... (patent application P 24 57 084).

Eine vorstehend beschriebene Anordnung wird dadurch weitergebildet, daß dem Antriebsstrom mit Antriebsspannungsfrequenz in der Antriebswicklung ein Sensorstrom mit höherer Trägerfrequenz überlagert wird.An arrangement described above is developed further by that the drive current with drive voltage frequency in the drive winding Sensor current with higher Carrier frequency is superimposed.

Es wurde also bisher die Steuerdrehfeldwicklung sowohl als Sensorwicklung als auch als Stellglied fiir den Regelkreis zur Erzeugung der radialen Lagerkräfte verwendet, wobei die Speisefrequenz der Antriebswicklung als Trägerfrequenz für diesen Regelkreis dient unter Verwendung des Antriebsfelds selbst zur Erzeugung der Sensorspannung in der Steuerwicklung.So up to now the control phase winding has been used as a sensor winding as well as an actuator for the control loop to generate the radial bearing forces used, the supply frequency of the drive winding as the carrier frequency for this control loop is used for generation using the drive field itself the sensor voltage in the control winding.

In der Ausführung von Antriebslagern nach dieser Art haben sich befriedigende Lagerstellkräfte nur im Bereich von Frequenzen ergeben, die klein sind im Vergleich mit der als Trägerfrequenz des Regelkreises verwendete Antriebs-Speise-spannungsfrequenz.In the execution of drive bearings of this type have been satisfactory Bearing forces result only in the range of frequencies that are small in comparison with the drive supply voltage frequency used as the carrier frequency of the control loop.

Dem weiterbildenden Erfindungsgedanken entsprechend wird hunter Beibehaltung der Merkmale für Antriebs- und Steuerdrehfeldwicklungen sowie der Verwendung der Steuerdrehfeldwicklung als Sensor und Steligliedorgan im Regelkreis eine Trägerfrequenz ft eingeführt, die höher ist als die Speisefrequenz f der Antriebsquelle. Die Trägerfrequenzspannung wird in einem Generator oder in einem Umrichter erzeugt und zu einer Modulation der Antriebsströme in der Antriebswicklung vorzugsweise durch induktive Einkopplung verwendet..In accordance with the inventive idea of the further development, hunter is retained the characteristics for drive and control rotating field windings as well as the use of the Rotary field winding as a sensor and actuator in the control loop has a carrier frequency ft introduced, which is higher than the feed frequency f of the drive source. The carrier frequency voltage is generated in a generator or in a converter and becomes a modulation the drive currents in the drive winding, preferably by inductive coupling used..

Die Modulation erfolgt mit so geringer Amplitude, daß das Antriebsdrehmoment dadurch nur unwesentlich verändert wird.The modulation takes place with such a small amplitude that the drive torque is only changed insignificantly as a result.

In der Steuerwicklung wird Je nach Größe und Richtung einer Exzentrizität des Rotors gegen den Ständer eine Spannung induziert, die den Strömen der Antriebswicklung und dem Betrag der Exzentrizität e proportional ist und deren Phasenlage in Bezug auf die Stromkomponente gleicher Frequenz der Antriebswicklung durch die Richtung der Exzentrizität bestimnt wird.Depending on the size and direction, there is an eccentricity in the control winding of the rotor against the stator induces a voltage which the currents of the drive winding and the amount of eccentricity e is proportional and their phase position in relation on the current component of the same frequency of the drive winding through the direction the eccentricity is determined.

Dem Erfindungsgedanken entsprechend werden. aus den in den Phasen der Steuerwicklung induzierten Sensorspannungen die von der Speiscfrequenzkomponente der Antriebsströme bedingten. Spannungskomponenten ausgesiebt, was ohne störcnde Phasenwinkelbeeinflussung der mit Trägerfrequenz ft induzierten Sen so r-Spannungskomponenten wegen des großen Frequenzunterschieds f « ft leicht möglich ist. Die wirksamen Sensor-Spannungskomponenten werden in einer besonderen multiplikativen Demodulatorschaltung mit ft frequenztransformiert. Das heißt, daß die Drehfeld-Spannungskomponenten der beiden Phasenausgänge der Demodulatorschaltung von der Frequenz ft bei zweiphasiger Steuerdrehfeldwicklung auf die Frequenz Null transformiert werden. Bei fester Eszentrizität handelt es sich also um Gleichspannungskomponenten, die den Komponenten der Exzentrizität des Rotors in zwei zueinander (und zur Drehachse) senkrechten Richtungen bezogen auf den Ständer proportional sind.According to the idea of the invention. from those in the phases the control winding induced sensor voltages that of the supply frequency component of the drive currents. Tension components sifted out, what without disruptive Phase angle influence of the Sen so r voltage components induced with the carrier frequency ft because of the large frequency difference f «ft is easily possible. The effective sensor voltage components are frequency transformed in a special multiplicative demodulator circuit with ft. This means that the rotating field voltage components of the two phase outputs of the demodulator circuit from the frequency ft with two-phase control rotating field winding to the frequency zero be transformed. Fixed eccentricity is therefore DC voltage components, the components of the eccentricity of the rotor in two to each other (and to the axis of rotation) perpendicular directions are proportional to the stand.

Den zeitlichen Änderungen der Exzentrizität entsprechend, die gedämpft ausgeregelt werden sollen, werden die Meßwerte, kombiniert mit den in Differentiationsgliedern ermittelten Differentialquotienten, über Verstärker und eine Modulationsschaltung, die eine Frequenztransformation auf die Spersefrequenz der Antriebswicklung bewirkt, den Phasenwicklungen der Steuerwicklung zugeführt. In Kombination mit dem mit gleicher Frequenz umlaufenden Antriebsdrehfeld bewirken die so ausgesteuerten Ströme der Steuerwicklungen die Stellkräfte, die den-Rotor gut gedämpft zentrieren.The changes in eccentricity over time, which are damped are to be corrected, the measured values are combined with those in differentiation terms determined differential quotients, via amplifier and a modulation circuit, which causes a frequency transformation to the blocking frequency of the drive winding, fed to the phase windings of the control winding. In combination with that with the same Frequency rotating drive field cause the so controlled currents of the Control windings the actuating forces that center the rotor well damped.

Der Vorteil der neuen Anordnung besteht darin, daß stabilisierende Lagerkräfte mit höheren Frequenzen erzeugt werden können. Die Grenzfrequenz der noch zu stabilisierenden Lagerschwingungen ist im Verhältnis St : f gesteigert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Steuerströme wegen der im Demodulator vorgenommenen Frequenztransformation keine fiückkoppelnde Wirkung auf die Sensorspannung ausüben, deren niedriger Frequenzanteil durch Siebmittel vom Verstärker ferngehalten wird. Daher kann auch die Regelsteilheit erhöht werden.The advantage of the new arrangement is that it is stabilizing Bearing forces can be generated with higher frequencies. The cutoff frequency of the Bearing vibrations that still need to be stabilized are increased in the ratio St: f. Another advantage is that the control currents because of the demodulator The frequency transformation carried out has no feedback effect on the sensor voltage exercise whose low frequency component is kept away from the amplifier by sieve means will. Therefore, the control steepness can also be increased.

Anhand einer Zeichnung sei ein schematisches Ausführungsbeispiel beschrieben.A schematic exemplary embodiment will be described with the aid of a drawing.

In Fig. 1 ist äede Phase einer zweipoligen zweiphasigenx Antriebswicklung I und II des Ständers 1 eines Antriebslagers schematisch dargestellt. Der Rotor 2 kann als Inkuktionsläufer mit Käfig oder Läuferwicklung ausgeführt sein, er kann aber auch als Hystereseläufer oder als Reluktanziäufer sowie permanentmagnetischer Läufer eines Srnchronmotors gestaltet sein. Im Ständer 1 ist weiterhin eine vierpolige zweiphasige Steuerwicklung bestehend aus je vier in Reihe geschalteten Wicklungsabschnitten wet für die beiden Phasensysteme Ist und 11st mit den Ansch1ußklejren 3 und 4 für Ist sowie 5 und 6 für IIst.In Fig. 1, each phase is a two-pole two-phase drive winding I and II of the stator 1 of a drive bearing are shown schematically. The rotor 2 can be designed as an induction runner with cage or runner winding, it can but also as a hysteresis rotor or as a reluctance rotor as well as permanent magnetic Be designed rotor of a synchronous motor. In the stator 1 is still a four-pole two-phase control winding consisting of four each connected in series Winding sections wet for the two phase systems Ist and 11st with the connection terminals 3 and 4 for actual and 5 and 6 for IIst.

Die Anschlußk.lemmen der Antriebsdrehfeldwicklung sind entsprechend mit 7; 8; 9 und 10 bezeichnet. Die Antriebswicklung wird von einem zweiphasigen Netz 11 gespeist.The connection terminals of the drive rotating field winding are accordingly with 7; 8th; 9 and 10 designated. The drive winding is made by a two-phase Network 11 fed.

In den Stromkreisen beider Phasen sind zum Einkoppeln der Tragerfrequenz-Erregerströme die Wandler 12, die primär von dem Trägerfrequenzgenerator 24 gespeist werden, in Reihe geschaltet. Die Steuerspannungswicklung Ist und IISt ist, wie es die Fig. 2 zeigt, mit dem Eingang des Hochpasses 18, dieser mit dem Demodulator 19 und dieser über den Differentiator 21 mit dem Zwelkanalverstärker 20 verbunden. Auf diesen folgt der Modulator 22 zur Transformation auf f und ein Endverstärker 23. Die Klemmenbezeichnungen am Ausgang dieses Verstärkers stimmen mit denen der Steuerwicklung überein, mit denen sie verbunden sind. Als Träger£requenzgenerator dient der zweiphasige Frequenzvervielfacher 24, der von dem zweiphasigen Netz 11 gespeist wird (Klemmen 7; 8; 9; 10). Die erzeugte Trägerfrequenzspannung (Klemmen 25; 26; 27 und 28) wird den Wandlern 12 in beiden Phasen zugeführt sowie dem Demodulator 19.In the circuits of both phases are to couple the carrier frequency excitation currents the transducers 12, which are primarily fed by the carrier frequency generator 24, in Connected in series. The control voltage winding Ist and IISt is as shown in Fig. 2 shows, with the input of the high-pass filter 18, this with the demodulator 19 and the latter connected to the dual-channel amplifier 20 via the differentiator 21. On this follows the modulator 22 for transformation to f and an output amplifier 23. The terminal designations at the output of this amplifier match those of the control winding, with to which they are connected. The two-phase frequency multiplier serves as the carrier frequency generator 24, which is fed by the two-phase network 11 (terminals 7; 8; 9; 10). The generated Carrier frequency voltage (terminals 25; 26; 27 and 28) is applied to transducers 12 in both Phases and the demodulator 19.

Fig. 3 zeigt Einzelheiten der beispielweisen Schaltung der Funktionelemente nach Fig. 1. Der Demodulator 19, als Einzelzeichnung aus Fig. 2, enthält zwei Elektromagnete E1 und E2, die mit den Phasenspannungen des Trägerfrequenzgenerators der Frequenz t erregt werden (Anschlußklemmen 25 bis 28), und in deren Luftspalten je zwei Hallgeneratoren untergebracht sind, die je zwei Anschlußklemmen i und zwei Anschlußklemmen h haben, an denen die erzeugte Hallspannung entnommen wird. Jede Steuerwicklungsphase ist über einen Hochpaß 18 (Fig. 1) und über einen Isoliertransformator 31 (Fig. 3 Ansdlußklerniren 40 bis 43) mit den Stromanschlußklemmen i von je einem Hallgenerator in den beiden Magneten in der in Fig. 3 dargestellten Weise verbunden. Je zwei Hallspannungen in unterschiedlichen Magneten und mit unterschiedlichen Stromphasen sind in der dargestellten Weise in Reihe geschaltet. Die an diesen Reihenschaltungen mit den Ausgangsklemmen 44 bis 47 auftretenden Spannungen sind bei fester Exzentrizität Gleichspannungen, und zwar Meßwerte für die txzentrizität in zwei senkrechten Komponentenrichtungen bezogen auf den Ständer. Der anschließende Differentiator 21 (Fig.2') enthält Je ein R-C-Glied in beiden Phasen, das mit einen. Potentiometer einstelibar ist, um je nach erforderlicher Dämpfung dem Exzentrizitätsmeßwert eine Spannung hinzuzufügen, die der zeitlichen Änderung der Exzentritt prpportional ist. Die so ergänzten Meßwertspannungen werden. mit Verstärker 20 verstärkt und dem Modulator 22 (Fig. 1 und 4) zugeführt, der die Transformation auf ein Drehfeldsystem der Frequenz f in entsprechender Weise wie der beschriebene Demodulator 19 vornimmt, jedoch mit vertauschter Funktion von Magnetstrom und Hallgeneratorstrom. DIeser Modulator enthält, wie es Fig. 4 zeigt, zwei Magnete E3 und E4 (Fig. 4), die mit den verstärkten Ne?wertströmen (Klemmen 50 bis 53) erregt werden. In den Luftspalten sind vier Hallgeneratoren untergebracht, deren Stromanschlußklemmen i mit Strömen gespeist werden, die über Pna-.enschseber 29 und Trenntrafos 30 vom Speisenetz der Frequenz f (Anschlußklemmen 7 bis 10) erzeugt werden und deren in entsprechender Weise paarweise in Reihe geschaltet Halispannungen (Anschlußklemmen 54 bis 57) über Endverstärker 23 (Fig. 2) zur Speisung der Steuerwicklung (Anschlußklemmen 3 bis 6) mit den Stellströmen dienen, die ein Drehfeld erzeugen, das in Verbindung mit dem Antriebsdrehfeld, das die gleiche Speisefrequenz und den gleichen Umlaufdrehsinn aber die doppelte Umlaufgeschwindigkeit wegen halber Polpaarzahl hat, eine radiale Stellkraft bewirkt1 die den Rotor in seinen Schwingungen dämpft und zentriert.3 shows details of the exemplary circuit of the functional elements according to FIG. 1. The demodulator 19, as a single drawing from FIG. 2, contains two electromagnets E1 and E2, which correspond to the phase voltages of the carrier frequency generator of the frequency t are excited (terminals 25 to 28), and in their air gaps two Hall generators are housed, which each have two connection terminals i and two connection terminals h, from which the generated Hall voltage is taken. Every tax development phase is via a high-pass filter 18 (FIG. 1) and via an insulating transformer 31 (FIG. 3 connection terminals 40 to 43) with the power connection terminals i of one Hall generator in each of the two Magnets connected in the manner shown in FIG. Two reverb voltages each in different magnets and with different current phases are in the connected in series manner. The ones on these series connections with The voltages occurring at the output terminals 44 to 47 are at a fixed eccentricity DC voltages, namely measured values for the eccentricity in two perpendicular component directions related to the stand. The subsequent differentiator 21 (FIG. 2 ') contains each an R-C link in both phases, the one with a. Potentiometer is adjustable to add a voltage to the measured eccentricity value depending on the damping required, which is proportional to the change in eccentricity over time. The measured value voltages supplemented in this way will. amplified with amplifier 20 and fed to modulator 22 (Figs. 1 and 4), which the transformation to a rotating field system of the frequency f in a corresponding way as the demodulator 19 described does, but with the function of interchanged Magnetic current and Hall generator current. This modulator contains, as Fig. 4 shows, two magnets E3 and E4 (Fig. 4), which with the amplified new value currents (terminals 50 to 53) are excited. Four Hall generators are housed in the air gaps, whose power connection terminals i are fed with currents that are supplied via Pna-.enschseber 29 and isolating transformers 30 generated by the supply network of frequency f (terminals 7 to 10) and their halide voltages are connected in series in pairs in a corresponding manner (Terminals 54 to 57) via power amplifier 23 (Fig. 2) for feeding the control winding (Terminals 3 to 6) are used with the actuating currents that generate a rotating field, that in connection with the drive rotating field, the same supply frequency and the same direction of rotation but twice the rotational speed due to half the number of pole pairs causes a radial actuating force1 that dampens the rotor's vibrations and centered.

Die Wirkungsweise wird anhand von Funktionsgleichungen für die Zeitfunktion der einzelnen Spannungen näher erläutert: Die Phasenspannungen der Antriebsspannungen seien: UI U sin (2 # f t) und u11 = U cos (2# f t). Die des Trägerfrequenzgenerators: utI = Ut sin (2# ftt) und utII = Ut cos (2# ftt).The mode of action is based on functional equations for the time function of the individual voltages explained in more detail: The phase voltages of the drive voltages be: UI U sin (2 # f t) and u11 = U cos (2 # f t). The carrier frequency generator: utI = Ut sin (2 # ftt) and utII = Ut cos (2 # ftt).

Durch die Einkopplung der Trägerfrequenz in die Antriebswicklung ergibt sich für die Antriebsströme: iI = -I cos (2# f t) -It cos (2 # ftt) und iII = I sin (2# f t) + It sin (2# ftt).By coupling the carrier frequency into the drive winding for the drive currents: iI = -I cos (2 # f t) -It cos (2 # ftt) and iII = I sin (2 # f t) + It sin (2 # ftt).

Bei einer Exzentrizität e mit den Komponenten e cos ß in Phasenrichtung I und e sin ß in Phasenrichtung II entstehen in den Phasen der Steuerwicklung I (Anschlußklemmen 3, 4) und II (Anschlußklemmen 5, 6) die Spannungen: u sti = k1 e sin (2 # f t +ß) + k2 e sin (2 # ftt +ß) und ustII. k1 e cos (2 n f t +ß) + k2 e cos (2 # ftt +ß).With an eccentricity e with the components e cos ß in phase direction I and e sin ß in phase direction II arise in the phases of the control winding I. (Terminals 3, 4) and II (terminals 5, 6) the voltages: u sti = k1 e sin (2 # f t + ß) + k2 e sin (2 # ftt + ß) and ustII. k1 e cos (2 n f t + ß) + k2 e cos (2 # ftt + ß).

Die Luftspaltinduktion in den Demodulationsmagneten hat den Verlauf: = - B0 cos (2 # ftt) und BII = + B0 sind (2# ftt).The air gap induction in the demodulation magnets has the following course: = - B0 cos (2 # ftt) and BII = + B0 are (2 # ftt).

Die Fall spannungen ergeben sich aus dem Produkt von B und dem Strom i im Hallgenerator. Dieser enthält wegen des Hochpasses nur die Komponenten, die durch den zweiten Summanden der Gleichungen für Ust bewirkt werden: ibl 3 k3 e sin (2# ftt +ß) und ihII = k3 e cos (2Tr ftt +ß).The drop voltages result from the product of B and the current i in the hall generator. Because of the high pass, this only contains the components that caused by the second summand of the equations for Ust: ibl 3 k3 e sin (2 # ftt + ß) and ihII = k3 e cos (2Tr ftt + ß).

Die Reihenschaltungen der Hallspannungen werden so durchgeführt, daß uhl - k4 e (cos( 2# ftt +ß) cos( 2# ftt) + sin(27r ftt +ß) sin ( 2# ftt ) ) wIrd (Anschlußklemmen 44, 45).The series connections of the Hall voltages are carried out so that uhl - k4 e (cos (2 # ftt + ß) cos (2 # ftt) + sin (27r ftt + ß) sin (2 # ftt)) wIrd (Terminals 44, 45).

Somit wird uhI = k4 e cos ß. Ferner wird uhII : (Anschlußklemmen 46, 47) uhII = K4 e(sin(2# ftt +ß) cos (2# ftt). -cos(2# ftt + ß) sin (2# ftt)) somit wird uhII = k4 e sin ß.Thus uhI = k4 e cos ß. Furthermore, uhII: (terminals 46, 47) uhII = K4 e (sin (2 # ftt + ß) cos (2 # ftt). -Cos (2 # ftt + ß) sin (2 # ftt)) Consequently becomes uhII = k4 e sin ß.

Sei die Lagerregelung in einer festen Richtung ß die zu losende Regelungsaufgabe, so müssen bei konstantem ß elastisch rückstellende und dämpfende Stellkräfte in dieser Richtung ß auf den Rotor ausgebübt werden, um ihn optimal zu zentrieren.Let the position control in a fixed direction ß be the control task to be solved, so, at constant ß, elastic restoring and damping forces in this direction ß be exerted on the rotor in order to center it optimally.

Wenn mit der Zustellung auf Mitte allerdings auch eine Kippung der Rotorachse verbunden ist, so muß wegen der Kreiselkräfte des umlaufenden Rotors die Rückstellkraft mit der Richtung ß der Exzentrizität einen Winkel ßk bilden, um optimal zu lagern. Beides ist nach dem Erfindungsgedanken durchführbar. Als Steuermeßwert dienen die um einen differenzierten Anteil ergäntzen Meßwerte uhl, und uhII. Diese werden verstärkt und prägen den Modulatormagneten E3 und E4 (Fig. 2) ihnen proportionale Erregströme auf, dadurch wird: (k5 e + k e) cos ß und BmII = (k5 e + k6 e) sin ß.If, however, the delivery to the center also tilts the Rotor axis is connected, so must because of the gyroscopic forces of the rotating rotor the restoring force forms an angle ßk with the direction ß of the eccentricity, for optimal storage. Both can be carried out according to the concept of the invention. As a measured tax value the measured values uhl, and uhII, supplemented by a differentiated portion, are used. These are amplified and shape the modulator magnets E3 and E4 (Fig. 2) proportional to them Excitation currents arise, resulting in: (k5 e + k e) cos ß and BmII = (k5 e + k6 e) sin ß.

Die Hallgeneratorströme i werden vom Speisenetz (Anschlußklemmen 7 bis 10) über Phasenschieber-Brückenschaltungen 29 Ünd Isoliertransformatoren 30 Gespeist. Sie betragen: imI = i0 cos (2# f t + ß0) und imII = i0 sin (2# f t + ß0).The Hall generator currents i are supplied by the feed network (terminals 7 to 10) via phase shifter bridge circuits 29 and insulating transformers 30 Fed. They are: imI = i0 cos (2 # f t + ß0) and imII = i0 sin (2 # f t + ß0).

Die Reihenschaltung der Hallspannungen, die in ähnlicher Weise wie beim Demodulator erfolgt, ergibt: (Anschlußklemmen 54, 55) Um = (k7 e + k8e) (cos (2 t f t+ßo) cos ß -sin(2 f t+Ro) sin ß) somit wird umI = (k7 e + k8 e) cos (2# f t + ß0 + ß) umII = (k7e + k8e)(sin(2# f t +ß0) cos ß + cos(2# f t + ß0) sinß somit wird umII = (k7e + k8e) sin(2# f t + ß0 +ß).The series connection of the Hall voltages, which in a similar way to takes place in the demodulator, results in: (terminals 54, 55) Um = (k7 e + k8e) (cos (2 t f t + ßo) cos ß -sin (2 f t + Ro) sin ß) thus umI = (k7 e + k8 e) cos (2 # f t + ß0 + ß) umII = (k7e + k8e) (sin (2 # f t + ß0) cos ß + cos (2 # f t + ß0) sinß becomes umII = (k7e + k8e) sin (2 # f t + ß0 + ß).

Über die Endverstärker 23 werden den Steuerwicklungen Ströme aufgeprägt, die diesen Modulatorspannungen proportional sind.Currents are impressed on the control windings via the output amplifier 23, which are proportional to these modulator voltages.

Durch passende Wahl von ßO am Phasenschieber 29 kann man somit je nach Bedarf Rückstellkraftrichtung und Richtung der Exzentrizität in Übereinstimmung bringen (wenn ßO-0 gemacht wird) oder bei vorhandenen Kreiselkräften einen entsprechenden Winkel ßO ßk miteinander bilden lassen. Ferner kann man mit der Einstellung der Verstärkungsfaktoren der Verstärker 2D und 23 die Regelsteilheit und damit die Lagersteifigkeit nach Wunsch einstellen, und durch das Potentiometer der Differentiationsglieder 21 die Größen k7 und k8 so aufeinander absti...men, daß z. B.-aperiodische Rückstellung des Rotors erreicht wrd. Ist beispielsweise die Rückstellkraft F 3 c e, worin c die mit k7 eingestellte Steifigkeit der magnetischen Lagerung st, und hat der Rotor die Masse m, so wird aperiodische Einstellung erreicht, wenn k8/k7 gemacht wird.By suitable choice of ßO on the phase shifter 29, you can bring the restoring force direction and the direction of the eccentricity into agreement (if ßO-0 is made) or, if gyroscopic forces are present, a corresponding angle ßO ßk can be formed with one another. Furthermore, with the setting of the gain factors of the amplifiers 2D and 23, the control slope and thus the bearing rigidity can be set as desired, and the values k7 and k8 match each other through the potentiometer of the differentiation elements 21 so that z. B.-aperiodic resetting of the rotor is achieved. If, for example, the restoring force F 3 ce, where c is the stiffness of the magnetic bearing set with k7, and the rotor has the mass m, then aperiodic setting is achieved when k8 / k7 is made.

Anstelle des als Frequenzgenerator 24 zu Fig. 1 genannten Frequenzvervielfachers kann jeder beliebige andere Generator z. B.Instead of the frequency multiplier mentioned as frequency generator 24 in FIG any other generator can e.g. B.

Maschinengenerator oder ein zweiphasiger Wechselrichter Verwendung finden. Ein Frequenzvervielfacher der Speisefrequenz f hat den Vorteil, eine zweiphasige Spannung aus der mehrphasigen Speisespannung einfacher und genauer zu erzeugen, als ein selbstindiger Generator, auch wenn die Speisespannung dreiphasig (rch.stromnetz) ist. Im letzteren Falle muß die ModulationsspanrunJ jedoch auch dreiphasig erzeugt werden, und es müssen drei t;sndler 12 zum Einkoppeln in den Primärkreis vorgesehen werden.Machine generator or a two-phase inverter use Find. A frequency multiplier of the feed frequency f has the advantage of a two-phase To generate voltage from the multiphase supply voltage more easily and more precisely, as an independent generator, even if the supply voltage is three-phase (rch.stromnetz) is. In the latter case, however, the modulation voltage must also be generated in three phases and three transducers 12 must be provided for coupling into the primary circuit will.

Statt Hallgeneratoren für die Multiplikation zu verwenden, kann rnn auch quadratische Kennlinien nichtlinearer Widerstände in Schaltungen ausnutzen, die aus zwei Spannungen A und B den iVombinationswert: (A + 3)2 - (A - 3)2 = 4 A B als reine Produktgröße herstellen. Zahlreiche andere Modulationsverfahren stehen weiterhin zur Verfügung, bei denen jedoch neben der beabsichtigten Frequenzsubtraktion bzw. Frequenzaddition auch die Surnmandenfrequenzen und die nichterwünschten Seitenbonder (Frequenzaddition bzw. -subtraktion) auftreten, die nicht leicht so ausgesiebt werden können, daß die erwünschten Glieder in ihrer Phasenlage unbeeinflußt bLeiben. Es ist zu bericksichtigen, daß die Exzentrizität selbst eventuell rasche Veränderungen zeigt oder z. - B. umläuft. Dann wird auch die Steuerstromfrequenz für die Stellkräfte um diesen Betrag der Umlauffrequenz der Exzentrizität größer oder kleiner als die Speisefrequenz. Mit Frequenz-Bandfiltern, wie in der Fernsprechtechnik sonst üblich, kann man in den hier erforderlichen Regelkreisen daher nicht arbeiten, weil es auf die Phasenlagen der Spannungen auch bei den frequenzmodulierten Trägerfrequenzgrößen ankommt.Instead of using Hall generators for the multiplication, rnn also use quadratic characteristics of non-linear resistances in circuits, the combination value from two voltages A and B: (A + 3) 2 - (A - 3) 2 = 4 A. B as a pure product size. Numerous other modulation schemes are available still available, but in addition to the intended frequency subtraction or frequency addition, also the general frequencies and the undesired side bonders (Frequency addition or subtraction) occur that are not easily screened out can that the desired Members unaffected in their phase position stay. It must be taken into account that the eccentricity itself may be rapid Shows changes or z. - B. circulates. Then the control current frequency is also for the actuating forces by this amount the rotational frequency of the eccentricity is greater or less than the feed frequency. With frequency band filters, as in telephone technology otherwise usual, you cannot work in the control loops required here, because the phase positions of the voltages also affect the frequency-modulated carrier frequency quantities arrives.

Weitere Multiplikationsschaltelemente stehen mit magnetfeldabhängigen Widerständen zur Verfügung, die anstelle von Hallgeneratoren verwendet werden können. Mit vormagnetisierten I~r,GnP,ten und in Brückenschaltung betriebenen magnetfeldabhängigen Widerständen lassen sich damit die gleichen bipolaren nullpunktfesten Aus steuerungen ermöglichen wie mit ral lgeneratoren.Further multiplication switching elements are available with magnetic field-dependent Resistors are available that can be used instead of Hall generators. With premagnetized I ~ r, GnP, th and operated in a bridge circuit dependent magnetic field The same bipolar zero-point-fixed modulations can thus be achieved with resistors as with RAL oil generators.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e: 1. Radial active magnetic bearing with rotary drive, consisting of a combination of one or more stands and one Rotor with an air gap monitored by sensors, in each case that of the stator winding A rotary control field generated by the supply of three-phase current is superimposed on a rotary control field is in such a way that an n + 1 pole pair over an n-pole pair drive rotating field Sensors modulated rotary control field is superimposed, according to latent. ... ... (patent application P 24 06 790), and that one in the control rotating field winding acting as sensors induced the current of the Control rotating field windings represents, according to latent. ... ... (patent application P 24 57 084, G a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the drive current with drive voltage frequency a sensor current with a higher carrier frequency is superimposed in the drive winding.

2. Arrangement according to claim 1, d a you r ch g e k e n n -z e i c h n e t that the rotating field winding acting as a sensor in the existing Eccentricity induced voltage from drive frequency suppressed by filter will.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, d a d u r c h g e k e n nz C i c h n e t that in the control rotating field winding with existing eccentricity by sensor carrier frequency induced voltage in a demodulator is reduced by the amount of the traffler frequency.

4. Arrangement according to claim 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the voltage corresponding to the eccentricity according to size and frequency is differentiated.

5. Arrangement according to claim 3 and 4, d a d u r c h g e -, k e n n z e i c h n e t that a sum of a voltage proportional to the eccentricity and a voltage proportional to the time differential quotient is formed.

6. Arrangement according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the total voltage formed in a modulator around the drive frequency is increased.

7. Arrangement according to claim 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the total saving, increased by the drive frequency, via a phase shifter and an amplifier generates the actuating current of the rotating field winding.