DE2658668A1

DE2658668A1 - Vorrichtung zur kompensation synchroner stoerungseinfluesse bei einem magnetisch gelagerten laeufer

Info

Publication number: DE2658668A1
Application number: DE19762658668
Authority: DE
Inventors: Maurice Brunet; Helmut Habermann; Pierre Joly
Original assignee: Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Current assignee: Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Priority date: 1975-12-24
Filing date: 1976-12-23
Publication date: 1977-07-14
Also published as: IT1104629B; FR2336602A1; GB1568252A; US4121143A; JPS6014929B2; CA1081829A; NL7614085A; JPS62124319A; BE849836A; ES454558A0; CH611394A5; DE2658668C2; JPS5293852A; FR2336602B1

Description

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Societe Europeenne de Propulsion

Vorrichtung zur Kompensation synchroner Störungseinflüsse bei einem magnetisch gelagerten Läufer

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation synchroner Störungseinflüsse bei einem magnetisch gelagerten Läufer, wobei die sog. aktive Lagerung des Läufers wenigstens ein magnetisches Radiallager mit elektromagnetischen Wicklungen, wenigstens eine Fühleinrichtung zur radialen Erfassung der axialen Stellung des Läufers und einen an die Fühleinrichtung und an die Wicklungen angeschlossenen Regelkreis aufweist, der einen Steuerkreis zur Speisung der Wicklungen besitzt, welcher zur Aufrechterhaltung der Stellung des Läufers in einer vorbestimmten axialen Stellung auf von der Fühleinrichtung erzeugte Signale anspricht.

Für jede Art der Lagerung oder Aufhängung, sei sie mechanisch, mittels hydraulischer oder pneumatischer Lager, Kugellager oder magnetischer Lager, stellt sich das Problem der Auswuchtung des gelagerten Läufers. Es ist nicht möglich, einen Läufer so zu fertigen und inpen Lagern zu montieren, daß seine Trägheitsachse völlig exakt mit der definierten Drehachse der Lager zusammenfällt, so daß Abweichungen der Trägheitsachse von der theoretischen Lagerachse zu Unwuchten führen.

Im Falle einer mechanischen Lagerung führen solche Unwuchten bei der .Drehung des Läufers zu alternierenden, auf die Lager übertragenen Kräften, die zu häufig unerwünschten Schwingungen des Stators führen. Um die Amplitude dieser Schwingungen zu begrenzen, wird der Läufer für seine normale Drehzahl in

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der Regel dynamisch ausgewuchtet, was durch zusätzliche Massen erfolgt, die derart am Rotor verteilt angeordnet werden, daß seine Trägheitsachse mit der theoretischen definierten Drehachse der Lagerübereinstimmt. Diese Art der Auswuchtung erfordert eine große Präzision und ist daher schwierig und mühsam. Darüberhinaus können auf diese Weise nicht zeitliche Änderungen der Unwucht ausgeglichen werden, die beispielsweise durch Alterung oder durch Verformungen mit thermischem Ursprung tervorgerufen werden. Wenn die Auswuchtung darüberhinaus für eine vorgegebene nominale Drehgeschwindigkeit erfolgt, so können keine geschwindigkeitsabhängigen Unwuchten ausgeglichen werden, wenn der Läufer mit einer von seiner Nominaldrehzahl abweichenden Drehzahl umläuft.

Im Falle einer magnetischen Lagerung äußert sich eine Unwucht in einer Tendenz des Läufers, um seine von der vorbestimmten definierten Drehachse des Lagers abweichende Trägheitsachse zu'Kreisen. Da jedoch die tatsächliche Drehachse des Läufers von seiner vorbestimmten Stellung abweicht, erzeugt die Fühleinrichtung ein Fehlersignal für die Wicklungen des Lagers, so daß die Drehachse in die Stellung der vorbestimmten Achse verlagert wird. Auch bei magnetischer Lagerung stellt sich somit das Problem der Unwuchten. Im Falle einer Auswuchtung mit zusätzlichen Massen treten im Falle einer magnetischen Lagerung die weiter oben erläuterten Nachteile ebenfalls auf.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine magnetische Lagerung für einen Läufer zu schaffen, bei der die nachteiligen Auswirkungen derartiger, insbesondere ,von Unwuchten herrührenden Störeinflüssen wesentlich vermindert oder sogar ausgeschaltet sind. Im Falle von Unwuchten äußern sich diese Störungen durch alternierende Federsignale, die von der Fühleinrichtung erfaßt werden und eine Frequenz haben, die der Winkelgeschwindigkeit des Läufers entspricht. Jedoch existieren auch noch andere Störungseinflüsse, die synchron mit der Drehung ver-

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laufen, und ihren Ursprung beispielsweise in Symmetriefehlern von Läufer- oder Statorelementen eines Antriebsmotors für den Läufer haben. Alle diese synchronen Störeinflüsse treten alternierend auf und besitzen eine der Drehgeschwindigkeit des Läufers zugeordnete Frequenz, also eine Frequenz, die gleich ist der Drehgeschwindigkeit oder ein ganzzahliges Vielfaches hiervon. Mit der Erfindung soll ganz allgemein eine Vorrichtung zur magnetischen Lagerung eines Läufers geschaffen werden, welche den Auswirkungen derartiger synchroner Störeinflüsse entgegenwirkt, deren Ursprung in Symmetriefehlern, geometrischen Fehlern oder magnetischen Fehlern des Läufers oder der Positionsfühleinrichtung oder der Lager oder sogar des elektrischen Antriebsmotors des Läufers liegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung dadurch gelöst, daß der Regelkreis eine zwischen die Fühleinrichtung und den Steuerkreis eingeschaltete Filtereinrichtung für die von der Fühleinrichtung gelieferten Signale aufweist, welches ein auf einer Frequenz, die eine direkte Funktion der Drehgeschwindigkeit des Läufers ist, zentriertes Sperrfilter bildet.

Für den Fall von Unwuchten wird ein Sperrfilter verwendet, welches auf einer der Drehgeschwindigkeit des Rotors gleichen Frequenz zentriert ist, obwohl die durch die Unwucht und durch die Fühleinrichtung erzeugten Störungen nicht auf den Steuerkreis übertragen werden. Für diese Störungen ist die Steifheit des Lagers daher erheblich vermindert und kann somit der Läufer um seine Trägheitsachse kreisen. Auf diese Weise wird ebenso wie bei einer dynamischen Auswuchtung mit zusätzlichen Massen versucht, die Trägheitsachse des Rotors mit der durch das Lager definierten Drehachse zusammenfallen zu lassen, so daß erfindungsgemäß eine "Auswuchtung" des Rotors durch Deckung seiner Drehachse mit seiner Trägheitsachse er-

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folgt, und zwar unabhängig von Änderungen der Unwucht.

Die Erfindung betrifft insbesondere Lagerungen mit einer ersten und einer zweiten mit der F¹UhIeinrichtung verbundenen Einrichtung zur Erzeugung eines ersten bzw. eines zweiten Eingangssignales, welches der radialen Stellung des Rotors gemäß einer ersten und einer zweiten festen Bezugsachse entspricht, die aufeinander und auf der vorbestimmten Drehachse des Läufers senkrecht stehen, wobei der Steuerkreis einen ersten und einen zweiten Eingang aufweist, die an der ersten bzw. zweiten Einrichtung zur Signalerzeugung angeschlossen sind. In einem solchen Fall weist nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Filtereinrichtung eine erste und eine zweite Addierschaltung mit zwei Eingängen auf, deren erste Eingänge an die erste und zweite Einrichtung zur Signalerzeugung zur Aufnahme des ersten und zweiten Eingangssignals angeschlossen sind und deren Ausgänge an den ersten und zweiten Eingang des Steuerkreises angeschlossen sind und ein erstes und ein zweites Ausgangssignal erzeugen, und weist die Filtereinrichtung weiterhin eine Gegenkopplungsschaltung auf, die zwischen die Ausgänge der Additionsschaltungen und ihren zweiten Eingängen eingeschleift ist. Die Gegenkopplungsschaltung weist einen ersten Koordinatenwandler zur Umformung der durch die festen Achsen gebildeten Bezugskoordinaten in ein bwegliches Bezugssystem auf, welches durch zwei bewegliche, aufeinander und auf der Drehachse des Motors senkrechte Achsen gebildet ist, die gegenüber dem festen Bezugssystem mit einer zur Mittelfrequenz des Sperrfilters gleichen Frequenz drehen, wobei der erste Koordinatenwandler zwei Eingänge aufweist, die an den Ausgängen der Additionsschaltungen zur Aufnahme des ersten und zweiten Ausgangssignales und zur Umwandlung in ein drittes und ein viertes Signal angeschlossen sind. Die Gegenkopplungsschaltung weist weiterhin eine erste Integrationsschaltung auf, die am ersten Koordinatenwandler zur Aufnahme und zur Integration

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des dritten Signales angeschlossen ist, und eine zweite Integrationsschaltung, die am ersten Koordinatenwandler zur Aufnahme und zur Integration des vierten Signales angeschlossen ist. Weiterhin weist die Gegenkopplungsschaltung schließlich einen zweiten Koordinatenwandler zur Umformung des beweglichen Bezugssystems in das feste Bezugssystem auf, dessen beide Eingänge an der ersten bzw. der zweiten Integrationsschaltung zur Umformung der von den Integrationsschaltungen kommenden Signale in ein fünftes und ein sechstes Signal angeschlossen sind, wobei die zweiten Eingänge der ersten und der zweiten Additionsschaltung zur Aufnahme des fünften und des sechsten Signales an den zweiten Koordinatenwandler angeschlossen sind.

Der Gegenkopplungskreis schafft ein Sperrfilter, welches ständig und automatisch hinsichtlich seiner Mittelfrequenz auf die Drehgeschwindigkeit des Läufers eingestellt ist. Im Falle einer Unwucht wird somit eine automatische Auswuchtung unabhängig von Änderungen der Unwucht für alle Drehgeschwindigkeiten des Läufers erzielt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung, insbesondere in Verbindung mit den weiteren Ansprüchen. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Halbschnitt durch die Lagerung eines Läufers in zwei magnetischen Radiallagern,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie Ül-ill in Fig. 1,

Fig. 4 eine schaltbildliche Darstellung eines Regelkreises einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 5 eine Veranschaulichung des durch den Rotor gebildeten Kreis- oder Drehsystemes,

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Fig. 6 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Übertragungsfunktion der Gegenkopplungsschaltung gemäß Fig. 4,

Fig. 7 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Gesamtübertragungsfunktion der Schaltung gemäß Fig. 4 und

Fig. 8 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Steifheit des Lagers als Funktion der Frequenz von auf den Läufer einwirkenden Störungen.

In den Fig. 1 bis 3 ist mit 1 ein Läufer bezeichnet, der mittels zweier magnetischer Radiallager 3 in einem Stator 2 gelagert ist. Jedes Lager 3 weist elektromagnetische Wicklungen 4 auf, die an einem festen Kern 5 gelagert sind und mit einem ringförmigen Anker 6 zusammenarbeiten, welcher am Läufer 1 befestigt ist.

Die Elektromagnete Ex, Ex^f und Ey, Ey¹ sind paarweise gemäß diametralen, aufeinander senkrecht stehenden festen Achsen x'x bzw. y'y angeordnet, die auf der vorbestimmten Drehachse z'z des Lagers senkrecht stehen. Dabei liegen die Elektromagnete eines Paares einander diametral gegenüber und üben je eine Anziehungskraft auf den Läufer aus, wenn die Wicklungen stromdurchflossen sind. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist jeder Elektromagnet zwei in Serie geschaltete Wicklungen 4 auf.

Jedem Lager ist eine radiale Fühleinrichtung 7 zugeordnet, welche zwei Paare von Fühlern Dx, Dx¹ und Dy, Dy' aufweist, die gemäß zwei festen, zu den Achsen x'x und y'y parallelen Achsen angeordnet sind, wobei die Fühler eines gleichen Paares einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind. In der dargestellten Ausführungsform besteht jeder Fühler aus mehreren Spulen 8, die auf einem Kern 9 gelagert sind und mit einem ringförmigen Anker 10 zusammenarbeiten, der am Läufer 1 befestigt ist. Selbstverständlich sind auch andere Arten von Fühlern verwendbar, insbesondere kapazitiv oder optisch arbeitende Fühler.

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Der Läufer 1 kann in nicht näher dargestellter Weise durch einen Elektromotor angetrieben sein, dessen Stator gegenüber dem Stator 2 und dessen Läufer gegenüber dem Läufer 1 festgelegt ist.

Es ist bekannt, jedes Lager ausgehend von den Signalen der Fühler mittels einer Schaltung auszuregeln, welche zwei Additionsschaltungen, beispielsweise gemäß Bezugszeichen 11 und 12 in Fig. 4, aufweist, welche die Signale jedes Paares von Fühlern summieren und an ihren Ausgängen Signale χ und y liefern, welche der Abweichung zwischen der tatsächlichen Radialstellung und der vorbestimmten Drehachse des Läufers jeweils in Richtung der Achsen x'x und y'y entsprechen.

Bei einem bekannten Regelkreis werden die Signale χ und y den Eingängen 13a bzw. 13b eines Steuerkreises 13 zugeführt, der an seinen Ausgängen die Steuerströme für die Elektromagnete Ex, Ex¹, Ey und Ey' liefert. Ein solcher Steuerkreis weist beispielsweise Phasenvoreilungsfilter 14, 15 auf, welche Steuersignale χ und y erzeugen. Diese Steuersignale werden mittels Phasenschiebern 16, 17 phasenverschoben, um Signale x¹ ,x" und y¹ ι y" zu erzeugen, die nach Verstärkung in Verstärkern .Ax, Ax¹, Ay, Ay¹ die Elektromagnete Ex, Ex', Ey, Ey¹ mit einer gewünschten Polarität speisen. Es sind verschiedene Ausführungsformen für derartige Steuerkreise beispielsweise aus der FR-PS 2 149 644 bekannt.

Erfindungsgemäß ist zwischen die Ausgänge der Additionsschaltungen 11 und 12 und die Eingänge 13a und 13b des Steuerkreises ein Signalkonditionxer- oder Verarbeitungskreis 1ö eingeschaltet, der eine Übertragung von Störeinflüssen auf den Steuerkreis verhindert.

Im Falle eines Läufers 1 mit Unwucht erzeugt eine Abweichung £ in einer Diametralebene zwischen dem Spurpunkt 0 seiner vor-

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bestimmten Drechachse und dem Spurpunkt I seiner Trägheitsachse (vgl. Fig. 5), auch wenn, sie gering sein sollte, über die Fühler alternierende Störsignale, deren Änderungsfrequenz in Hertz gleich ist der Drehgeschwindigkeit des Läufers in Umdrehungen pro Sekunde.

In der dargestellten Ausführungsform bildet der Konditionier- oder Verarbeitungskreis 18 ein Filter für solche Störfehlersignale, die von einer Unwucht des Läufers 1 herrühren.

Der Signalkonditionierkreis 18 weist zwei Additionsschaltungen Sx und Sy mit zwei Eingängen auf, deren erste Eingänge an den Ausgängen der Additionsschaltungen 11 bzw. 12 liegen und daher die Signale χ bzw. y erhalten. Die Ausgänge der Additionsschaltungen Sx und Sy liegen an den Eingängen 1 3a bzw. 13b des Steuerkreises 13 und liefern Signale X₃ y . Zwischen die Ausgänge der Additionsschaltungen Sx Sy und ihre zweiten Eingänge ist eine Gegenkopplungsschaltung 19 eingeschleift.

Die Gegenkopplungsschaltung 19 weist einen ersten Koordinaten wandler R1 auf, der an einem ersten und einem zweiten Eingang die Signale x_s bzw. y_s erhält und an seinen beiden Ausgängen Signale X bzw. Y liefert, für die gilt:

X = x cos Wt + y sin Wt Y = - x sin ti>t + y cos Wt,

wobei oJder Winkelgeschwindigkeit des Läufers entspricht und t die Zeit ist.

Wenn χ und y als Koordinaten eines Punktes im festen, durch die Achsen x'x und y'y gebildeten Koordinatensystems aufgefaßt werden, so stellen X und Y die Koordinaten dieses Punktes in einem drehenden Koordinatensystem dar, dessen Orthogonalachsen X¹X und Y¹Y {vgl. Fig. 5) senkrecht zur Drehachse des

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Läufers liegen, sich auf dieser schneiden und läuferfest sind. Die das Störfehlersignal erzeugende Unwucht weist eine der Drehgeschwindigkeit des Läufers gleiche Frequenz auf, so daß durch die vom Koordinatenwandler R1 durchgeführte Umformung die Umwucht in gegenüber dem Läufer ortsfester Weise erfaßt wird und somit derart behandelt werden kann, daß die Abweichung £ kompensiert wird.

Hierfür werden die Signale X und Y im drehenden Bezugssystem durch Integratxonsschaltungen IX bzw. IY integriert. Die ortsfeste oder nur sehr langsam ortsveränderliche Unwucht gestattet es, die Bandbreite für die Integratxonsschaltungen IX und IY auf tiefe und sogar sehr tiefe Frequenzen zu beschränken. Die von den Integratxonsschaltungen IX und IY gelieferten Signale X- und Y₁ werden an einen ersten bzw. einen zweiten Eingang eines zweiten Koordinatenwandlers R2 gelegt, der die umgekehrte Umformung des Koordinatenwandlers R1 vornimmt und an seinen beiden Ausgängen Signale X₁ und y.. erzeugt, die an den zweiten Eingang der Additionsschaltung Sx bzw. der Additionsschaltung Sy angelegt werden.

Die Signale X₁ und y₁ werden mit gegenüber den Signalen χ und y umgekehrter Polarität wieder eingespeist, wobei gilt:

X₁ S-X₁ cos Wt - Y₁ sin t^tyund -Tx = χ + χ y₁ = - X₁ sin (Ot + Y₁ cos ttftj Iy = y + y .

Somit werden im Ergebnis den Signalen χ und y Kompensationssignale überlagert, die einer fiktiven Unwucht entsprechen, welche die tatsächliche Unwucht ausgleicht.

Die Koordinatenwandler R1 und R2 erhalten an einem dritten Eingang ein Signal O)X. aus einem Drehzahlwandler 20, der eine der tatsächlichen Drehgeschwindigkeit des Läufers proportionale Größe erzeugt. Die Koordinatenwandler R1 und R2 formen Koordinaten zwischen einem festen Bezugssystem und einem drehenden

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Bezugssystem um und können für sich von beliebiger geeigneter an sich bekannter Bauart sein. Insbesondere kann die Schaltung 19 als numerische Schaltung ausgeführt werden, wobei die Signale, χ und y vor der Einführung in die Schaltung 19 in numerische Signale umgewandelt werden und die Signale χ und y in Analogform umgewandelt werden, bevor sie dem Steuerkreis 13 zugeführt werden. Die Vorzeicheninversion der rückgekoppelten und mit den Signalen χ und y summierten Signale kann durch einen Vorzeicheninverter der Signale an einer beliebigen Stelle in der Gegenkopplungsschaltung 19 erfolgen.

¥enn fi die Frequenz des Signales χ und f die Drehgeschwindigkeit des Läufers in Umdrehungen pro Sekunde bezeichnet, so verläuft die Übertragungsfunktion T der Gegenkopplungsschaltung 19 in der in Fig. 6 in asymptotischer Darstellung veranschaulichter Weise, wobei ^f die Bandbreite der Integrationsschaltungen IX und IY und K den Verstärkungsfaktor der Integrationsschaltungen bedeutet. Dabei ergibt sich:

wobei P = JJeOL - U)/ = 2 TTj /fi -f| undiw =

Die Signale x. und γ_Λ werden mit zu den Signalen x_ und y

Il SS

gegensinnigen Vorzeichen rückgekoppelt, so daß die Übertragungsfunktion G des gesamten Kreises 18 gegeben ist durch:

r -

1 + T '

was in Fig. 7 in asymptotischer Darstellung veranschaulicht ist. Die Schaltung 18 stellt somit für die Signale χ und y ein Sperrfilter mit einer engen Frequenzbandbreite dar, welche an einer ständig der Drehgeschwindigkeit des Läufers gleichen Frequenz zentriert ist. Wie dies aus Fig. 7 ersichtlich ist, ist die Verstärkung durch einen Faktor K + 1 in einem Frequenzband geteilt, dessen Breite mit der Verstärkung

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von 2 (K + 1 )&£ bis auf 2^f abfällt.

Die Steifheit C des Lagers ist in Fig. 8 veranschaulicht. Die Schaltung 18 erzeugt einen starken Abfall der Steifheit in einem Frequenzband oder Frequenzfenster mit der Frequenz f als Mittelpunkt. Für jede synchrone Störung, also für jeden Störeinfluß mit einer der Drehgeschwindigkeit des Läufers gleichen Frequenz, ist die Steifheit des Lagers praktisch ausgeschaltet, so daß der Läufer frei um seine Trägheitsachse kreisen kann. Wie bereits erläutert, ist die dem Läufer anhaftende Unwucht im wesentlichen konstant oder nur ganz langsam veränderbar, so daß die Bandbreite der Integrationsschaltungen auf sehr niedrige Frequenzen, beispielsweise auf Frequenzen unterhalb von 1 Hz oder sogar auf 0,1 Hz begrenzt werden kann, um die Steifheit des Lagers im wesentlichen ausschließlich für die synchronen Störeinflüsse zu eliminieren.

Gemäß der in Fig. 8 in asymptotischer Darstellung veranschaulichten Kurve ist festzustellen, daß die Steifheit C für die Frequenz f im wesentlichen durch K + 1 geteilt ist. Mit Vorteil werden Verstärker bzw. Integrationsschaltungen IX und IY mit variabler Verstärkung eingesetzt, um den Wert von K einstellen zu können. Um zu vermeiden, daß die Steifheit des Lagers beim Anlaufen des Läufers Null ist, ist eine Unterbrechereinrichtung vorgesehen, welche die Gegenkopplungsschaltung nach dem Start des Läufers aktivschaltet. Diese Unterbrechereinrichtung kann beispielsweise durch einen Ausschalter gebildet sein, der zur Schaltung 18 in Serie liegt. Ebenso kann jedoch vor dem Anlassen des Läufers der Verstärkungsfaktor K der Verstärker mittels einer Einstelleinrichtung für den Verstärkungsfaktor auf Null gestellt werden.

Die vorstehend erläuterte Vorrichtung dient somit zur Eliminierung aller synchroner Störeinflüsse, und zwar insbesondere der

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von einer Unwucht herrührenden Störeinflüsse.

Wie jedoch bereits weiter oben erwähnt ist, können auch andere Störeinflüsse auftreten, die abhängig von der Drehzahl des Läufers sind. Diese Störeinflüsse beispielsweise infolge von Symmetriefehlern der Positionsfühler oder von Konstruktionsfehlern des Antriebsmotors für den Läufer, so etwa eine elliptische Form des Stators oder des Läufers dieses Antriebsmotors, erzeugen zyklische Fehlersignale an den Fühlern.

Derartige Störeinflüsse sind in harmonische Frequenzen zur Grundfrequenz entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Motors zerlegbar. Wenn die geradzahligen Oberschwingungen durch die paarweise gegenüberliegende Anordnung der Fühler eliminiert werden, so führen umgekehrt die ungeradzahligen Oberschwingungen zur Erzeugung von Störfehlersxgnalen mit einer Frequenz, die ein ungeradzahliges Vielfaches der Grundfrequenz aufweisen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet eine Kompensation dieser Störfehlersignale mittels einer Schaltung, wie diese in Fig. 4 veranschaulicht ist, wobei den Koordinatenwandlern R1 und R2 ein Signale entsprechend nltft zugeführt wird,wobei η die Ordnungszahl der Oberschwingung für die Grundschwingung ist, für die eine Ausfilterung der Fühlersignale gewünscht wird. Das den Wert nWt entsprechende Signal könnte ganz einfach durch MuIiplikationen des vom Wandler 20 kommenden Signals erzeugt werden. Der Koordinatenwandler R1 führt somit eine Umformung der Koordinaten des festen Bezugssystems (x'x, y'y) in Koordinaten eines beweglichen Bezugssystemes durch, welches gegenüber dem festen Bezugssystem mit einer Winkelgeschwindigkeit nüdreht, während der Koordinatenwandler 2 die umgekehrte Umformung vornimmt.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, sind vielfache Abwandlungen und Abänderungen möglich, ohne den Rahmen der Er-

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findung zu verlassen. Insbesondere könnten eine Mehrzahl von Sxgnalkonditionierlcreisen 18 jeweils einer bestimmten Frequenz zugeordnet werden. Weiterhin ist zwar die erfindungsgemäße Vorrichtung vorstehend im Zusammenhang mit einem einzelnen radialen Fühlsystem erläutert worden, jedoch kann selbstverständlich jedes radiale Fühlsystem in einer Lagerungseinrichtung für einen Läufer erfindungsgemäß ausgebildet werden.

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Claims

Ansprüche

J Vorrichtung zur Kompensation synchroner Störeinflüsse bei —-' einem magnetisch gelagerten Läufer, wobei die Aufhängung oder Lagerung des Läufers wenigstens ein radiales Magnetlager mit elektromagnetischen Spulen, wenigstens eine Fühleinrichtung zur radialen Erfassung der axialen Stellung des Läufers und einen mit der Fühleinrichtung und den Wicklungen verbundenen Regelkreis aufweist, der einen Steuerkreis zur Speisung der Wicklungen besitzt, welcher zur Aufrechterhaltung des Läufers in einer vorbestimmten Axialstellung auf Signale aus der Fühleinrichtung anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis zwischen der Fühleinrichtung (Dx, Dx¹, Dy, Dy¹) und dem Steuerkreis (13) eine Filtereinrichtung (18) für die von der Fühleinrichtung erzeugten Signale aufweist, welche wenigstens ein auf einer Frequenz, die eine unmittelbare Funktion der Drehgeschwindigkeit des Läufers (1) ist, zentriertes Sperrfilter bildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (20) zur Angleichung der Mittelfrequenz des Sperrfilters an die Drehgeschwindigkeit des Läufers (1) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, mit einer ersten und einer zweiten mit der Fühleinrichtung verbundenen Einrichtung zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Eingangssignales, welches der isdialen Stellung des Läufers gemäß einer ersten und einer zweiten festen Bezugsachse entspricht, die aufeinander und auf der vorbestimmten Drehachse des Läufers senkrecht stehen, wobei der Steuerkreis einen ersten und einen zweiten, an die erste bzw. die zweite Einrichtung zur Signalerzeugung angeschlossenen Eingang aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung eine erste und eine zweite Additionsschal-

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tung (Sx, Sy) mit zwei Eingängen aufweist, wobei die ersten Eingänge zur Zuführung des ersten bzw. des zweiten Eingangssignales an die erste bzw. zweite Einrichtung zur Signalerzeugung angeschlossen sind und die Ausgänge an den ersten bzw. den zweiten Eingang des Steuerkreises (13) angeschlossen sind und ein erstes bzw. ein zweites Ausgangssignal erzeugen, und daß die Filtereinrichtung einen Gegenkopplungskreis (19) aufweist, der zwischen die Ausgänge der Additionsschaltungen (Sx, Sy) und ihre zweiten Eingänge eingeschleift ist, daß der Gegenkopplungskreis (19) einen ersten Kooordinatenwandler (R1) zur Umwandlung eines festen, aus den festen Achsen gebildeten Bezugssystem.es in ein bewegliches Bezugssystem aufweist, welches aus zwei beweglichen, zueinander und zur Drehachse des Läufers (1) senkrechten Achsen besteht und gegenüber dem festen Bezugssystem mit einer der Mittelfrequenz des Sperrfilters gleichen Geschwindigkeit umläuft, wobei der erste Koordinatenwandler (R1) zwei Eingänge aufweist, die zur Aufnahme des ersten und des zweiten Ausgangssignales und zur Umformung dieser Signale in ein drittes und ein viertes Signal an den Ausgängen der Additionsschaltungen (Sx, Sy) angeschlossen sind,daß eine erste Integrationsschaltung (IX) zur Aufnahme und zur Integration des dritten Signales an den ersten Koordinatenwandler angeschlossen ist, daß eine zweite Integrationsschaltung (IY) zur Aufnahme und zur Integration des vierten Signales an den ersten Koordinatenwandler (R1) angeschlossen ist, daß die Gegenkopplungsschaltung (19) einen zweiten Koordinatenwandler (R2) zur Umformung des beweglichen Bezugssystemes in das feste Bezugssystem aufweist, und daß der zweite Koordinatenwandler (R2) zwei Eingänge aufweist, die zur Umformung der Ausgangssignale der Integrationsschaltungen (IX, IY) in ein fünftes und ein sechstes Signal an die erste und die zweite Integrationsschaltung angeschlossen sind, wobei die zweiten Eingänge der ersten und der zweiten Additionsschaltung (Sx, Sy) zur Aufnahme des fünften und des sechsten Signales an den zweiten Koordinatenwandler (R2) angeschlossen sind.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehzahlwandler (20) zur Erzeugung eines der Drehgeschwindigkeit des Läufers (1) entsprechenden Signales an den ersten und den zweiten Koordinatenwandler (R1, E2) angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Integrationsschaltungen (IX, IY) eine enge Bandbreite hat, die auf tiefe Frequenzen unterhalb von 1 Hz begrenzt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelfrequenz des Sperrfilters gleich ist der Drehgeschwindigkeit des Läufers (1).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelfrequenz des Sperrfilters einem Vielfachen der Drehgeschwindigkeit des Läufers (1) entspricht.

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