Source: https://patents.google.com/patent/EP0816701A1/en
Timestamp: 2018-11-14 15:57:46+00:00
Document Index: 217789946

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EP0816701A1 - Langitudinally and transversely active magnetic bearing - Google Patents
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EP0816701A1
EP0816701A1 EP19970401529 EP97401529A EP0816701A1 EP 0816701 A1 EP0816701 A1 EP 0816701A1 EP 19970401529 EP19970401529 EP 19970401529 EP 97401529 A EP97401529 A EP 97401529A EP 0816701 A1 EP0816701 A1 EP 0816701A1
EP19970401529
Jean-Yves Frere
The bearing has its outer circuit comprising a stator cylinder (23), closed by two annular pole-pieces (21,22), the non-magnetic rotor shaft (A) passing through the latter's central openings. The rotor's cylindrical ferromagnetic pole-piece (15) has peripheral rebates forming end projections (11,13), with a central projection (12) twice as broad. A cylindrical control winding (24) runs round the stator cylinder, internally (23); inside it, are cylindrical permanent magnets (25,26), of opposite polarity. They trap between them a laminated annular pole-piece (27) corresponding to the central rotor projection (12). This pole-piece is slotted, internally, longitudinally, for four control windings (29), one opposed pair on each transverse axis (XX,YY). The outer magnetic shell, through end air-gaps (E1,E2), controls longitudinal (ZZ) displacement; the inner circuit, through the central air-gap (E3), gives transverse stability.
La présente invention concerne d'une manière générale un palier magnétique comportant un circuit magnétique formé d'une partie fixe et d'une partie mobile sans contact. The present invention relates generally to a magnetic bearing having a magnetic circuit formed of a fixed part and a movable part without contact.
De manière connue, par exemple par le document US-A-4.918.345, un palier magnétique est utilisé pour le centrage magnétiquement actif, selon un ou deux axes de centrage, d'un corps mobile par rapport à un autre corps. In known manner, for example by the document US-A-4918345, a magnetic bearing is used for centering magnetically active, in one or two centering pins, a movable body relative to another body. Les deux corps comportent des portions ferromagnétiques, sans contact, formant conjointement le palier, et le corps mobile est dit en suspension. Both bodies comprise ferromagnetic portions, without contact, together forming the bearing, and the movable body is in said suspension. Un centrage magnétiquement actif implique l'utilisation d'un bobinage dans lequel circule un courant réglable propre à générer un flux magnétique réglable dans des entrefers variant parallèlement à l'axe de centrage. A magnetically active centering involves the use of a coil in which circulates a clean adjustable current to generate an adjustable magnetic flux in the air gaps ranging parallel to the centering axis.
Il est ainsi connu de centrer, par un palier magnétique, selon un axe (parfois de rotation) longitudinal, ou selon un axe transversal, ou encore selon deux axes transversaux. It is thus known to center, by a magnetic bearing, along an axis (sometimes of rotation) longitudinal or a transverse axis, or along two transverse axes. Généralement, un tel palier comporte en outre des aimants permanents qui peuvent soit compléter l'action des bobinages, soit, dans certaines configurations, assurer un centrage passif selon un ou plusieurs autres axes. Generally, such a bearing further comprises permanent magnets that can either supplement the action of the windings, or, in some configurations, to ensure a passive centering according to one or more other axes.
Par exemple, un palier magnétique à corps tournant peut assurer un centrage actif selon deux axes transversaux, ou radiaux, et un centrage passif selon l'axe de rotation, ou axe longitudinal. For example, a magnetic bearing rotating body can ensure an active centering along two transverse axes, or radial, and a passive centering along the axis of rotation or longitudinal axis. En variante, il peut n'y avoir un centrage actif que selon l'axe de rotation. Alternatively, there may be an active that centering along the axis of rotation.
Dans certains cas, un centrage actif selon l'axe longitudinal et au moins un axe transversal est nécessaire pour assurer un positionnement transversal de la partie mobile par rapport à la partie fixe, tout en ayant un positionnement longitudinal précis. In some cases, an active centering along the longitudinal axis and at least one transverse axis is required to ensure transversal positioning of the movable part relative to the fixed part, while having a precise longitudinal positioning. On utilise alors un premier palier magnétique actif selon l'axe longitudinal («palier longitudinal ou axial») et un second palier magnétique actif selon un ou deux axes transversaux perpendiculaires au précédent («palier transversal, ou radial»). We then use a first active magnetic bearing according to the longitudinal axis ( "longitudinal or axial bearing") and a second active magnetic bearing according to one or two transverse axes perpendicular to the previous ( "transverse bearing or radially").
Ces deux paliers doivent être découplés magnétiquement pour agir indépendamment l'un de l'autre sur la partie mobile. These two bearings must be magnetically decoupled to act independently of one another on the moving part. Pour cela, ils sont séparés l'un de l'autre et sont par exemple juxtaposés suivant l'axe longitudinal du palier. For this, they are separated from each other and are for example juxtaposed along the longitudinal axis of the bearing.
Un tel agencement de paliers, s'il permet un centrage actif selon l'axe longitudinal et au moins un axe transversal, et donc un asservissement de position suivant ces axes, présente néanmoins l'inconvénient d'occuper un volume important en raison de la juxtaposition des deux paliers. Such a bearing arrangement, if it allows an active centering along the longitudinal axis and at least one transverse axis, and therefore a position-controlled according to these axes, nevertheless has the disadvantage of occupying a large volume due to the juxtaposition of two bearings.
En outre, la fabrication de cet agencement est complexe et délicate. In addition, the manufacture of this arrangement is complex and delicate. Par exemple, la partie statorique du palier actif suivant l'axe longitudinal doit être insérée et positionnée entre deux pièces polaires frettées sur la partie rotorique, tandis que les éléments du palier actif transversalement, juxtaposé au précédent, doivent également être montés et positionnés les uns par rapport aux autres. For example, the stator part of the active bearing along the longitudinal axis is to be inserted and positioned between two pole pieces shrunk on the rotor part, while the elements of the active bearing transversely juxtaposed to the former, must also be fitted and positioned one compared to others.
Ces inconvénients sont encore plus nets lorsque, comme cela est courant, le rotor est suspendu par deux paliers radiaux décalés axialement et que, pour des raisons d'efficacité et de minimisation d'encombrement, le palier axial est disposé entre les paliers radiaux. These disadvantages are even clearer when, as is common, the rotor is suspended by two radial bearings axially displaced and that, for reasons of efficiency and minimizing congestion, the axial bearing is arranged between the radial bearings.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients de la technique antérieure, en fournissant un palier magnétique pour un corps tournant, qui est actif selon un axe longitudinal et au moins un axe transversal, d'un volume plus réduit, et plus simple à fabriquer que selon la technique antérieure, avec toutefois un niveau équivalent de performances. The present invention aims to remedy the disadvantages of the prior art by providing a magnetic bearing for a rotating body, which is activated along a longitudinal axis and at least one transverse axis, a smaller volume, and easier to manufacture than prior art, but with an equivalent level of performance.
A cette fin, l'invention propose un palier magnétique pour le centrage d'un corps rotatif mobile sans contact par rapport à un corps fixe autour d'un axe de rotation, ayant au moins un axe transversal perpendiculaire à l'axe de rotation, et comportant To this end, the invention provides a magnetic bearing for centering a movable rotating body without contact with respect to a fixed body about an axis of rotation, having at least a transverse axis perpendicular to the axis of rotation, and having
deux circuits magnétiques disposés symétriquement de part et d'autre de l'axe de rotation, le long de l'axe transversal, et formés chacun de première et seconde parties ferromagnétiques destinées à être portées respectivement par lesdits corps et séparées par deux entrefers principaux décalés parallèlement à l'axe de rotation, la première partie ferromagnétique comportant deux pièces polaires principales perpendiculaires à l'axe de rotation, et la seconde partie ferromagnétique étant une couronne magnétique, two magnetic circuits disposed symmetrically on either side of the axis of rotation, along the transverse axis and each formed of first and second ferromagnetic parts intended to be carried respectively by said body and separated by two main air gaps offset parallel to the axis of rotation, the first ferromagnetic part comprising two main pole pieces perpendicular to the axis of rotation, and the second ferromagnetic part being a magnetic crown,
des moyens à aimantation permanente parallèle à l'axe de rotation, disposés entre les pièces polaires principales de chaque circuit magnétique et générant des flux magnétiques au travers des entrefers principaux, means permanent magnet parallel to the axis of rotation, arranged between the main pole pieces of each magnetic circuit and generating magnetic fluxes through the main air gaps,
au moins une première bobine adaptée à générer dans au moins l'un des circuits magnétiques un flux magnétique commandable dans les entrefers principaux, at least a first coil adapted to generate at least one of the magnetic circuit a controllable magnetic flux in the main air gaps,
ce palier magnétique étant caractérisé en ce que said magnetic bearing being characterized in that
les entrefers principaux sont d'épaisseur variable parallèlement à l'axe de rotation, grâce à quoi la première bobine assure un centrage parallèlement à cet axe de rotation, major gaps are of variable thickness parallel to the axis of rotation, whereby the first coil provides a centering parallel to this axis of rotation,
une pièce ferromagnétique intermédiaire globalement annulaire et perpendiculaire à l'axe de rotation, solidaire de chaque première partie ferromagnétique, est disposée entre les pièces polaires principales de chaque première partie ferromagnétique et est séparée de la couronne ferromagnétique par deux entrefers intermédiaires décalés parallèlement à l'axe transversal et d'épaisseur variable parallèlement à ce dernier, a generally annular intermediate ferromagnetic part and perpendicular to the axis of rotation, integral with each first ferromagnetic part is disposed between the main pole pieces of each first ferromagnetic portion and is separated from the ferromagnetic ring by two intermediate gaps offset parallel to the transverse axis and of variable thickness parallel to the latter,
les moyens à aimantation permanente comportent, dans chaque première partie ferromagnétique, deux aimants à sens opposés d'aimantation enserrés entre les pièces polaires principales et la pièce polaire intermédiaire, respectivement, et the means comprise permanent magnet, in each first ferromagnetic part, two-way magnet opposite magnetization clamped between the main pole pieces and the pole piece means, respectively, and
au moins une seconde bobine est disposée en sorte de générer dans la pièce polaire intermédiaire un flux magnétique commandable traversant les deux entrefers intermédiaires, grâce à quoi ladite seconde bobine assure un centrage transversal. at least a second coil is arranged so as to generate in the intermediate pole piece a controllable magnetic flux passing through the two intermediate air gaps, whereby said second coil provides a transverse centering.
Une telle structure de palier magnétique présente l'avantage que les trajets des premiers et second flux magnétiques générés par les première(s) et secondes bobines se croisent sensiblement perpendiculairement dans la seconde partie ferromagnétique. Such a structure of this magnetic bearing has the advantage that the paths of the first and second magnetic fluxes generated by the first (s) and second coils intersect substantially perpendicularly in the second ferromagnetic part. L'agencement de palier magnétique selon l'invention permet un centrage actif selon l'axe longitudinal et au moins un axe transversal du palier magnétique, tout en étant plus compact que les dispositifs connus. The arrangement of magnetic bearing according to the invention allows an active centering along the longitudinal axis and at least one transverse axis of the magnetic bearing, while being more compact than known devices. En outre, les circuits de centrage longitudinal et transversal sont magnétiquement découplés. In addition, longitudinal and transverse centering circuits are magnetically decoupled.
Selon une première caractéristique préférée, les premières parties ferromagnétiques sont destinées à être portées par le corps fixe. According to a first preferred characteristic, the first ferromagnetic parts are designed to be worn by the fixed body.
Selon un mode de réalisation préféré, deux autres circuits magnétiques de même structure sont disposés de part et d'autre de l'axe de rotation le long d'un second axe transversal de centrage avantageusement perpendiculaire à l'axe de rotation, comportant deux autres premières parties ferromagnétiques coopérant avec la couronne ferromagnétique au travers de deux autres entrefers principaux d'épaisseur variable parallèlement à l'axe de rotation, une bobine étant adaptée à générer un flux magnétique commandable dans ces deux autres circuits magnétiques, d'autres aimants permanents à sens opposés d'aimantation étant disposés dans ces deux autres premières parties ferromagnétiques de part et d'autre de la pièce polaire intermédiaire, ladite pièce polaire intermédiaire étant séparée de la couronne magnétique par deux autres entrefers intermédiaires, et au moins une bobine étant adaptée à générer un flux magnétique commandable dans lesdits deux autre According to a preferred embodiment, two magnetic circuits having the same structure are arranged on either side of the axis of rotation along a second transverse axis centering advantageously perpendicular to the axis of rotation, comprising two first ferromagnetic parts cooperating with the ferromagnetic ring through two main air gaps of variable thickness parallel to the axis of rotation, a coil being adapted to generate a controllable magnetic flux in the other two magnetic circuits, other permanent magnets opposite directions of magnetization are arranged in the other two first ferromagnetic parts on either side of the polar intermediate piece, said intermediate pole piece being separated from the magnetic ring by two other intermediate air gaps, and at least one coil being adapted to generating a controllable magnetic flux in said two other s entrefers intermédiaires. s intermediate gaps.
Le palier selon l'invention permet ainsi un centrage selon deux axes transversaux et selon l'axe de rotation. The bearing according to the invention thus allows a centering along two transverse axes and the axis of rotation.
Selon une caractéristique préférée, ladite au moins une première bobine est en forme de couronne cylindrique et lesdites pièces polaires principales sont des disques parallèles, perpendiculaires à l'axe de rotation du palier magnétique, disposés de part et d'autre de la première bobine, ladite première bobine et lesdites pièces polaires principales étant centrées sur l'axe de rotation. According to a preferred feature, said at least one first coil is shaped cylindrical ring and said main pole pieces are parallel disks perpendicular to the axis of rotation of the magnetic bearing, disposed on either side of the first coil, said first coil and said main pole pieces being centered on the axis of rotation.
Les entrefers principaux sont formés à l'un des diamètres inférieur ou supérieur desdites pièces polaires principales. The main gaps are formed at one of the lower or higher diameters of said main pole pieces. Lorsque la première bobine est traversée par un courant électrique, elle génère un flux magnétique qui passe dans les pièces polaires principales et dans la couronne magnétique, au travers des entrefers principaux. When the first coil is crossed by an electric current, it generates a magnetic flux which passes in the main pole pieces and the magnetic ring, through the main air gaps.
Avantageusement, la première partie ferromagnétique comporte une pièce ferromagnétique cylindrique entre lesdites pièces polaires principales, à l'autre des diamètres supérieur ou inférieur desdites pièces polaires principales. Advantageously, the first ferromagnetic part comprises a cylindrical ferromagnetic part between said main pole pieces, the other of the upper or lower diameters of said main pole pieces. Cette pièce ferromagnétique contribue au trajet du flux magnétique généré par la première bobine. This ferromagnetic part contributes to the path of magnetic flux generated by the first coil.
Avantageusement, les moyens à aimantation permanente comportent deux aimants permanents en forme de couronne cylindrique centrée sur l'axe de rotation. Advantageously, the means comprise two permanently magnetized permanent magnets in the shape of cylindrical ring centered on the axis of rotation. Les aimants créent un équilibre instable entre les parties rotorique et statorique, et contribuent au découplage magnétique des circuits de centrage longitudinal et transversal. The magnets create an unstable equilibrium between the rotor and stator parts, and contributes to magnetic decoupling of the longitudinal and transverse centering circuits.
Selon une autre caractéristique, les moyens à aimantation permanente comportent plusieurs paires d'aimants permanents répartis autour de l'axe de rotation. According to another feature, the means comprise several permanent magnet pairs of permanent magnets distributed about the axis of rotation. Ces aimants, de taille plus réduite, sont plus faciles et plus économiques à fabriquer que les précédents. These magnets, smaller, are easier and more economical to manufacture than previous.
Selon une caractéristique préférée, ladite seconde bobine est une bobine en haricot. According to a preferred characteristic, said second coil is a coil bean.
Lorsqu'elle est traversée par un courant électrique, la seconde bobine génère un flux magnétique dont les lignes de flux demeurent sensiblement transversales au palier magnétique. When it is traversed by an electric current, the second coil generates a magnetic flux which flux lines remain substantially transverse to the magnetic bearing.
La couronne magnétique comporte avantageusement une collerette sensiblement en vis à vis de la pièce ferromagnétique intermédiaire. The magnetic ring preferably has a flange substantially opposite the intermediate ferromagnetic part. Cette collerette contribue au centrage transversal de la couronne magnétique par rapport à la première partie ferromagnétique. This flange helps transverse centering of the magnetic ring relative to the first ferromagnetic part.
La couronne magnétique comporte des collerettes s'étendant sensiblement en vis à vis desdites pièces polaires principales. The magnetic ring has flanges extending substantially opposite said main pole pieces. Ces collerettes facilitent le passage du flux magnétique au travers des premiers entrefers. These collars facilitate the passage of the magnetic flux through the first gaps.
Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaítront plus clairement à la lecture de plusieurs réalisations illustrées par les dessins ci-joints, dans lesquels : The features and advantages of the present invention will become apparent from reading several embodiments illustrated by the accompanying drawings, wherein:
la figure 1 est un premier mode de réalisation de palier magnétique selon l'invention, en coupe longitudinale schématique dans un plan contenant un axe de référence ZZ, Figure 1 is a first embodiment of magnetic bearing of the invention, in schematic longitudinal section in a plane containing a reference axis ZZ,
la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II représentée à la figure 1, du palier magnétique de la figure 1, Figure 2 is a cross-sectional view along the line II-II shown in Figure 1, the magnetic bearing of FIG 1,
la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III représentée à la figure 1, du palier magnétique de la figure 1, Figure 3 is a cross-sectional view along the III-III line shown in Figure 1, the magnetic bearing of FIG 1,
la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un deuxième mode de réalisation de palier magnétique selon l'invention, Figure 4 is a longitudinal sectional view of a second embodiment of magnetic bearing according to the invention,
la figure 5 est une vue de dessus d'un troisième mode de réalisation de palier magnétique selon l'invention, Figure 5 is a top view of a third embodiment of magnetic bearing according to the invention,
la figure 6 est une vue en coupe transversale selon la ligne VI-VI représentée à la figure 5, du palier magnétique de la figure 5, Figure 6 is a cross-sectional view along the line VI-VI shown in Figure 5, the magnetic bearing of FIG 5,
la figure 7 est une vue en coupe transversale selon la ligne VII-VII représentée à la figure 6, du palier magnétique de la figure 6, Figure 7 is a cross-sectional view along the line VII-VII shown in Figure 6, the magnetic bearing of Figure 6,
la figure 8 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne VIII-VIII de la figure 10, d'un quatrième mode de réalisation de palier magnétique selon l'invention, Figure 8 is a longitudinal sectional view along the line VIII-VIII of Figure 10, of a fourth embodiment of the magnetic bearing of the invention,
la figure 9 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne IX-IX de la figure 10, du quatrième mode de réalisation de palier magnétique, et Figure 9 is a longitudinal sectional view along the line IX-IX of Figure 10, the fourth embodiment of the magnetic bearing, and
la figure 10 est une vue en coupe transversale selon la ligne XX de la figure 8 du quatrième mode de réalisation de palier magnétique. Figure 10 is a cross-sectional view along the line XX of Figure 8 the fourth magnetic bearing embodiment.
En référence aux figures 1, 2 et 3 , l'invention s'applique à un palier magnétique comportant une partie rotorique 1 et une partie statorique 2. Ces parties 1 et 2 sont solidaires d'un rotor A et d'un stator B, respectivement. Referring to Figures 1, 2 and 3, the invention is applicable to a magnetic bearing having a rotor part 1 and a stator part 2. These parts 1 and 2 are secured to a rotor and a stator A B, respectively.
Le rotor A est un arbre cylindrique d'axe de rotation, ou axe longitudinal, ZZ. The rotor A is a cylindrical shaft axis of rotation or longitudinal axis ZZ. On suppose dans la suite que l'axe ZZ est vertical, bien qu'il puisse adopter toute inclinaison par rapport à la verticale. It is assumed in the following that the ZZ axis is vertical, although it may adopt any inclination with respect to vertical. Au moins dans la partie en vis à vis de la partie statorique 2, la partie rotorique 1 est d'une manière générale une couronne magnétique et plus précisément un cylindre réalisé en un matériau ferromagnétique et constitue ainsi une pièce polaire qui est avantageusement pourvue de trois collerettes 11, 12 et 13. Les collerettes 11 et 13, respectivement supérieure et inférieure, encadrent la collerette médiane 12. Cette dernière présente une hauteur selon l'axe ZZ qui est ici sensiblement le triple de celle des deux autres collerettes 11 et 13. At least in the part facing the stator part 2, the rotor part 1 is generally a magnetic impeller and more precisely a cylinder made of a ferromagnetic material and constitutes a pole piece which is advantageously provided with three collars 11, 12 and 13. the flanges 11 and 13, respectively upper and lower, frame the median collar 12. the latter has a height along the axis ZZ which is here substantially three times that of the other two flanges 11 and 13.
L'axe ZZ constitue un premier axe, longitudinal, de centrage du palier selon l'invention. The ZZ axis is a first axis, longitudinal, bearing the centering according to the invention.
Le palier comporte deux axes radiaux, ou transversaux, de centrage XX et YY perpendiculaires à l'axe de rotation ZZ du rotor A. The bearing includes two radial, or transverse axes, centering XX and YY perpendicular to the axis of rotation ZZ rotor A.
La partie statorique 2 comporte deux plaques ferromagnétiques parallèles, identiques en forme de disque 21 et 22. Les plaques 21 et 22 sont des pièces polaires, dites pièces polaires principales, perpendiculaires à l'axe ZZ, et centrées sur cet axe. The stator part 2 comprises two parallel ferromagnetic plates identical disc-shaped 21 and 22. The plates 21 and 22 are the pole pieces, said main pole pieces, perpendicular to the axis ZZ, and centered on this axis.
Un cylindre ferromagnétique 23 d'axe ZZ relie les plaques 21 et 22. Il est ici inséré entre celles-ci. A ferromagnetic cylinder 23 of axis ZZ connects the plates 21 and 22. It is here inserted therebetween. Le cylindre 23 a une épaisseur sensiblement égale à celle des plaques 21 et 22 et un diamètre extérieur égal à celui des plaques 21 et 22. Les plaques 21 et 22 et le cylindre 23 forment une cavité annulaire centrée sur l'axe ZZ. The cylinder 23 has a thickness substantially equal to that of the plates 21 and 22 and an outer diameter equal to that of the plates 21 and 22. The plates 21 and 22 and the cylinder 23 form an annular recess centered on the axis ZZ.
Dans le plan de la figure 1, les pièces polaires principales 21 et 22, le cylindre ferromagnétique 23 et la couronne magnétique 1 forment deux circuits magnétiques disposés symétriquement de part et d'autre de l'axe de rotation ZZ. In the plane of Figure 1, the main pole pieces 21 and 22, the ferromagnetic cylinder 23 and the magnetic ring 1 form two magnetic circuits disposed symmetrically on either side of the axis of rotation ZZ.
Une bobine 24 en forme de couronne cylindrique est centrée sur l'axe ZZ et disposée contre la surface intérieure du cylindre 23. La bobine 24 a sensiblement la même hauteur selon l'axe ZZ que le cylindre 23 et s'étend entre les plaques 21 et 22. A coil 24 in the form of cylindrical ring is centered on the axis ZZ and disposed against the inner surface of the cylinder 23. The coil 24 has substantially the same height along the axis ZZ that the cylinder 23 and extends between the plates 21 and 22.
Deux aimants permanents, cylindriques et identiques 25 et 26 sont disposés de part et d'autre d'une troisième pièce polaire 27. L'ensemble formé de la superposition de l'aimant 25, de la pièce polaire 27 et de l'aimant 26 est situé dans l'espace intérieur de la bobine 24 et est centré sur l'axe ZZ. Two permanent cylindrical magnets 25 and 26 are identical and are disposed on either side of a third pole piece 27. The assembly formed by the superposition of the magnet 25, the pole piece 27 and magnet 26 is located in the interior of the coil 24 and is centered on the axis ZZ. Les aimants 25 et 26 ont des aimantations parallèles à l'axe de rotation ZZ, et de sens opposés, par exemple toutes deux dirigées vers la pièce polaire 27. La pièce polaire 27 est globalement annulaire, par exemple sous la forme d'un disque ayant un diamètre extérieur égal à celui des aimants 25 et 26 et un diamètre intérieur inférieur à celui des aimants 25 et 26, de manière à former une collerette 271. La pièce polaire 27 a une hauteur suivant l'axe ZZ sensiblement égale à celle de la collerette 12. La pièce polaire 27 est de préférence constituée d'un empilage de tôles moteur fer-silicium parallèles au plan défini par les axes XX et YY, ce qui favorise des trajets de flux magnétique dans des plans parallèles au plan précédent. The magnets 25 and 26 have parallel magnetizations to the axis of rotation ZZ, and in opposite directions, for example both directed towards the pole piece 27. The pole piece 27 is generally annular, for example in the form of a disc having an outer diameter equal to that of the magnets 25 and 26 and an inner diameter less than that of the magnets 25 and 26, so as to form a collar 271. the pole piece 27 has a height along the axis ZZ substantially equal to that of the flange 12. the pole piece 27 is preferably made of a stack of parallel plates motor silicon-iron to the plane defined by the axes XX and YY, which promotes the magnetic flux paths in parallel planes with the previous plan.
Comme le montre plus particulièrement la figure 3 , huit perçages identiques 28 sont ménagés dans la pièce polaire 27 parallèlement à l'axe ZZ. As shown more particularly in Figure 3, eight identical holes 28 are formed in the pole piece 27 parallel to the axis ZZ. Les perçages 28 sont situés dans la collerette 271, à une même distance de l'axe ZZ. The holes 28 are located in the flange 271, at the same distance from the axis ZZ. Les perçages 28 sont groupés par deux, les quatre groupes de perçages voisins étant régulièrement répartis dans la collerette 271 en étant sensiblement centrés sur des axes décalés de 45 degrés par rapport aux axes XX et YY. The holes 28 are grouped in pairs, the four groups of neighboring holes being regularly distributed in the flange 271 being substantially centered on axes offset by 45 degrees with respect to axes XX and YY.
Quatre bobines en haricot 29 de section correspondant au diamètre des perçages 28 sont insérées dans les perçages 28. Une bobine en haricot 29 comporte une portion supérieure en arc de cercle s'étendant sur la collerette 271 entre deux perçages consécutifs éloignés 28 en suivant le contour intérieur de l'aimant 25. La portion supérieure de la bobine 29 se prolonge en deux portions intermédiaires traversant respectivement les deux perçages 28 pour déboucher au-dessous de la collerette 271 et se rejoindre par une portion inférieure identique à la portion supérieure. Four bean coil section 29 corresponding to the diameter of the bores 28 are inserted into the bores 28. A bean coil 29 comprises an upper portion in a circular arc extending over the flange 271 between two distant consecutive bores 28 following the contour inside the magnet 25. the upper portion of the coil 29 extends into two intermediate portions passing through the two bores 28 respectively to open below the collar 271 and joined by a bottom portion identical to the upper portion. Deux bobines 29 sont centrées sur l'axe XX et les deux autres bobines 29 sont centrées sur l'axe YY. Two coils 29 are centered on the axis XX and the two coils 29 are centered on the axis YY.
Les bobines 29 et la pièce polaire 27 sont disposées entre la première bobine 24, les pièces polaires 21 et 22 et la partie rotorique 1. The coils 29 and pole piece 27 are disposed between the first coil 24, the pole pieces 21 and 22 and the rotor part 1.
Selon un mode de réalisation simplifié non représenté, le palier magnétique comporte l'axe longitudinal de centrage et un seul axe transversal de centrage. According to a simplified embodiment not shown, the magnetic bearing comprises the longitudinal axis of centering and centering a single transverse axis. Le palier n'est alors muni que d'une paire de bobines 29, disposées en vis à vis symétriquement par rapport à l'axe ZZ. The bearing is then provided as a pair of reels 29 disposed opposite symmetrically to the axis ZZ.
Selon d'autres variantes, le palier comporte plus de deux paires de bobines 29, par exemple trois ou quatre. In other embodiments, the bearing comprises more than two pairs of coils 29, for example three or four. Il comporte alors autant d'axes transversaux de centrage, ce qui permet un centrage transversal plus précis. He has as many transverse centering axes, allowing a more accurate transverse centering.
Comme le montre plus particulièrement la figure 1, le palier magnétique selon l'invention comporte trois entrefers E1, E2 et E3. As shown more particularly in Figure 1, the magnetic bearing of the invention comprises three air gaps E1, E2 and E3. Les premiers entrefers E1 et E2 s'étendent entre la partie rotorique 1 et les pièces polaires 21 et 22. Plus précisément, le premier entrefer E1 s'étend entre la face supérieure 14 de la partie rotorique 1 et une portion de la face inférieure de la pièce polaire supérieure 21. The first E1 and E2 gaps extend between the rotor part 1 and the pole pieces 21 and 22. Specifically, the first gap E1 extends between the upper face 14 of the rotor part 1 and a portion of the underside of the upper pole piece 21.
Il est à noter que la collerette 11 augmente la surface de la face supérieure 14, et donc favorise le passage du flux magnétique par l'entrefer E1. It should be noted that the collar 11 increases the surface area of ​​the upper face 14, and thus facilitates the passage of magnetic flux through the air gap E1.
Le second entrefer E2 s'étend entre la face inférieure 15 de la partie rotorique 1 et une portion de la face supérieure de la pièce polaire inférieure 22. Le second entrefer est analogue au premier entrefer E1. The second gap E2 extends between the lower face 15 of the rotor part 1 and a portion of the upper face of the lower pole piece 22. The second gap is analogous to the first gap E1.
Les entrefers E1 et E2, dits entrefers principaux, sont d'épaisseur variable parallèlement à l'axe de rotation ZZ. The air gaps E1 and E2, said main air gaps, are of variable thickness parallel to the axis of rotation ZZ.
Le troisième entrefer E3 s'étend entre la collerette 12 et la pièce polaire 27. L'entrefer E3; The third E3 gap extends between the collar 12 and the pole piece 27. The E3 gap; dit entrefer intermédiaire, est d'épaisseur variable parallèlement aux axes transversaux. said intermediate air gap, is of variable thickness parallel to the transverse axes.
II est à noter que le rotor A, qui peut se prolonger de part et d'autre de la partie rotorique selon l'axe ZZ, est en matériau amagnétique pour éviter une propagation de flux magnétique en dehors des pièces ferromagnétiques précédemment décrites. It should be noted that the rotor A, which may extend on either side of the rotor part along the axis ZZ, is non-magnetic material to prevent propagation of magnetic flux outside the previously described ferromagnetic parts. A défaut, il faut prendre garde à ne pas créer d'entrefer radial parasite entre les plaques 21 et 22 et ce rotor A. Alternatively, he must be careful not to create parasitic radial gap between the plates 21 and 22 and the rotor A.
L'aimant permanent 25 génère un flux magnétique passant dans la pièce polaire 27, l'entrefer E3, la partie rotorique 1, l'entrefer E1 et la pièce polaire 21. De même, l'aimant permanent 26 génère un flux magnétique passant dans la pièce polaire 27, l'entrefer E3, la partie rotorique 1, l'entrefer E3 et la pièce polaire 22. The permanent magnet 25 generates a magnetic flux passing through the pole piece 27, E3 gap, the rotor part 1, the gap E1 and the pole piece 21. Similarly, the permanent magnet 26 generates a magnetic flux passing through the pole piece 27, E3 gap, the rotor part 1, E3 gap and pole piece 22.
Les deux aimants étant identiques et d'aimantation longitudinale de sens opposés, les flux générés créent un équilibre instable de position de la partie rotorique 1 par rapport à la partie statorique 2. The two magnets are identical and longitudinal magnetization of opposite direction, the flux generated create an unstable equilibrium position of the rotor part 1 with respect to the stator part 2.
Lorsqu'un courant électrique passe dans la bobine 24, un flux d'induction est généré qui passe par la pièce polaire 21, l'entrefer E1, la partie rotorique 1, l'entrefer E2, la pièce polaire 22 et le cylindre 23. When an electric current flows in the coil 24, a magnetic flux is generated that passes through the pole piece 21, the air gap E1, the rotor part 1, the gap E2, the pole piece 22 and the cylinder 23.
Le sens du flux induit par la bobine 24 dépend du courant qui passe dans la bobine 24 ; The meaning of the flux induced by the coil 24 depends on the current flowing in the coil 24; le flux induit s'additionne à l'un des flux générés par les aimants 25 et 26 et s'oppose à l'autre de ces flux. the induced flow is added to one of the flows generated by the magnets 25 and 26 and is opposed to the other of these flows. Ainsi le flux induit par la bobine 24 provoque une force propre à déplacer le rotor suivant l'axe longitudinal ZZ. Thus the flux induced by the coil 24 causes a force to move the own subsequent rotor the longitudinal axis ZZ. Il est ainsi possible de centrer de manière active le palier magnétique selon l'axe longitudinal ZZ. It is thus possible to actively focus the magnetic bearing along the longitudinal axis ZZ.
Le flux généré par la bobine 24 ne peut pas passer par les aimants 25 et 26, et donc ne passe pas par l'entrefer E3. The flux generated by the coil 24 can not pass by the magnets 25 and 26 and therefore does not pass through the gap E3. Ce flux n'a pas d'influence sur la position radiale de la partie rotorique 1 par rapport à la partie statorique 2. This flow has no influence on the radial position of the rotor part 1 with respect to the stator part 2.
D'autre part, lorsqu'un courant électrique passe dans deux bobines en haricot 29 disposées en vis à vis, par exemple les bobines centrées sur l'axe XX, un flux magnétique est induit et circule dans la pièce polaire 27 et la partie rorotique 1, en traversant à deux reprises l'entrefer E3 parallèlement à l'axe transversal de centrage et en revenant circonférentiellement (cf. figure 3) le long de la pièce polaire 27). On the other hand, when an electric current passes through two bean coil 29 disposed opposite, e.g. coils centered on the axis XX, a magnetic flux is induced and flows through the pole piece 27 and the part rorotique 1, crossing twice the gap E3 parallel to the transverse axis of centering and returning circumferentially (see Figure 3) along the pole piece 27). Le flux magnétique induit par une bobine 29 ne peut pas passer par les aimants 25 et 26. Les lignes de flux demeurent sensiblement horizontales, c'est-à-dire parallèles au plan défini par les axes XX et YY. The magnetic flux induced by coil 29 can not pass by the magnets 25 and 26. The flux lines remain substantially horizontal, that is to say parallel to the plane defined by the axes XX and YY.
Le flux induit par les deux bobines 29 provoque une force propre à déplacer la partie rotorique suivant l'axe transversal XX. The flux induced by the two coils 29 causes an own force to move the rotor part along the transverse axis XX. Le fonctionnement est identique selon l'axe YY. The operation is identical along the axis YY. Il est ainsi possible de centrer de manière active le palier magnétique selon les axes transversaux XX et YY. It is thus possible to center of the active magnetic bearing according to the transverse axes XX and YY.
Un courant électrique passant dans les bobines 29 ne génère aucun flux passant dans les entrefers supérieur et inférieur E1 et E2. An electric current flowing in the coils 29 generates no flux passing through the upper and lower air gaps E1 and E2. Les circuits de centrage selon l'axe ZZ et selon les axes XX et YY sont magnétiquement découplés. The centering circuits according to the ZZ axis and along the XX and YY axes are magnetically decoupled. Il est à noter cependant que si une fraction du flux induit par une bobine 29 traversée par un courant passait par les entrefers E1 et E2, cette fraction de flux se partagerait entre les entrefers E1 et E2, et aurait dans ces deux entrefers des influences sensiblement opposées entre elles, c'est-à-dire n'aurait aucune influence sur la position longitudinale de la partie rotorique. It is to be noted that if a fraction of the flux induced by a 29 coil through which a current passing through the air gaps E1 and E2, this fraction of flow would share between the air gaps E1 and E2, and would in these two gaps influences substantially opposed to each other, that is to say has no influence on the longitudinal position of the rotor part.
En référence à l a figure 4 , un second mode de réalisation de palier magnétique selon l'invention se différencie du mode précédent en ce que la partie rotorique est à l'extérieur de la partie statorique. With reference to a Figure 4, a second embodiment of magnetic bearing according to the invention differs from the preceding embodiment in that the rotor part is outside of the stator part. Les mêmes références numériques, suivies de la lettre «a» sont affectées aux éléments de ce palier magnétique qui sont analogues aux éléments du premier palier décrit en référence aux figures 1 à 3. The same reference numerals followed by the letter "a" are assigned to the elements of the magnetic bearing which are similar to elements of the first stage described with reference to Figures 1 to 3.
Le second mode de réalisation de palier magnétique selon l'invention comporte une partie rotorique 1a sous la forme d'un cylindre creux d'axe longitudinal de rotation ZZ. The second embodiment of the magnetic bearing of the invention comprises a rotor part 1a in the form of a hollow cylinder with a longitudinal axis of rotation ZZ. Sur la face interne de la partie rotorique la sont ménagées trois collerettes 11a, 12a et 13a. On the inner face of the rotor part are provided three flanges 11a, 12a and 13a.
La partie rotorique 1a est entourée selon l'axe ZZ par deux pièces polaires 21a et 22a de la partie statorique 2a de manière à former deux entrefers E1a et E2a. 1a the rotor part is surrounded according to the axis ZZ by two pole pieces 21a and 22a of the stator portion 2a so as to form two air gaps E1a and E2a. Les pièces polaires 21a et 22a sont deux plaques ferromagnétiques identiques en forme de disque, parallèles et disposées transversalement à l'axe ZZ. 21a and 22a pole pieces are ferromagnetic plates two identical disc-shaped, parallel and disposed transversely to the axis ZZ. Le diamètre extérieur des plaques 21a et 22a est égal à celui de la partie rotorique 1a. The outer diameter of the plates 21a and 22a is equal to that of the rotor part 1a.
La partie statorique 2a comporte également un cylindre ferromagnétique 23a centré sur l'axe ZZ, qui relie les pièces polaires 21a et 22a à leur diamètre le plus petit. The stator portion 2 also comprises a ferromagnetic cylinder 23a centered on the axis ZZ, which connects the pole pieces 21a and 22a at their smallest diameter. Une bobine en couronne cylindrique 24a entoure le cylindre 23a. 24a a cylindrical ring coil surrounds the cylinder 23a. Deux aimants permanents 25a et 26a sont disposés de part et d'autre, selon l'axe ZZ, d'une pièce polaire 27a qui définit un entrefer E2a avec la collerette 12a. Two permanent magnets 25a and 26a are arranged on both sides along the axis ZZ, a pole piece 27a which defines an E2a gap with flange 12a. Les aimants 25a et 26a ont des aimantations longitudinales opposées, par exemple divergentes. Magnets 25a and 26a have opposing longitudinal magnetization, for example diverging. Les aimants 25a et 26a et la pièce polaire 27a sont cylindriques, centrés sur l'axe ZZ et entourent la bobine 24a. The magnets 25a and 26a and the pole piece 27a are cylindrical, centered on the axis ZZ and surround the coil 24a. La pièce polaire 27a comporte quatre bobines en haricot 29a. The pole piece 27a includes four coils 29a bean.
Le fonctionnement de ce palier magnétique est analogue à celui précédemment décrit. The operation of this magnetic bearing is similar to that previously described.
En référence aux figures 5 à 7 , un troisième mode de réalisation de l'invention se différencie du premier mode (figures 1 à 3) en ce que la bobine en couronne cylindrique est remplacée par quatre bobines identiques régulièrement réparties sur le pourtour du palier magnétique, et en ce que les deux pièces polaires inférieure et supérieure en forme de disque sont remplacées par des pièces en forme de croix, comportant des entailles. Referring to Figures 5-7, a third embodiment of the invention differs from the first embodiment (Figures 1 to 3) in that the cylindrical bobbin reel is replaced by four identical coils regularly distributed over the periphery of the magnetic bearing and in that the two lower and upper pole pieces disc-shaped parts are replaced by cross shaped, having notches. Les mêmes références numériques, suivies de la lettre «b» sont affectées aux éléments de ce palier magnétique qui sont analogues aux éléments du premier palier décrit. The same reference numerals followed by the letter "b" are assigned to the elements of the magnetic bearing which are similar to elements of the first stage described.
Le rotor 1b, les aimants 25b et 26b, la pièce polaire 27b, les bobines 29b sont identiques aux mêmes éléments décrits en référence aux figures 1 à 3. Les entrefers E1b, E2b et E3b sont analogues à ceux du premier mode de réalisation. The rotor 1b, magnets 25b and 26b, the pole piece 27b, the coil 29b are identical to the same elements described with reference to Figures 1 to 3. The air gaps E1b, E2b and E3b are similar to those of the first embodiment.
Quatre bobines identiques 24b, respectivement enroulées autour d'un noyau 240b avantageusement muni d'une cale statique, sont disposées par paire sur l'axe XX et sur l'axe YY. Four identical coils 24b, respectively wound around a core 240b advantageously provided with a static wedge, are arranged in pairs on the axis XX and the axis YY.
Les pièces polaires 21b et 22b sont respectivement au-dessus et au-dessous des bobines 24b, en supposant que l'axe ZZ est vertical. 21b and 22b pole pieces are respectively above and below the coils 24b, assuming that ZZ axis is vertical. La pièce polaire 21b est en forme de croix à quatre branches 210b, séparées par des entailles 211b. The pole piece 21b is shaped like a cross with four branches 210b, 211b separated by notches. Chacune des branches 210b surmonte une bobine 24b et chaque entaille est centrée sur un axe passant entre les bobines 24b, sensiblement à 45 degrés des axes XX et YY. Each of the legs 210b overcomes a coil 24b and each notch is centered on an axis passing between the coils 24b, substantially at 45 degrees to the axes XX and YY.
La pièce polaire 22b est identiques à la pièce polaire 21b. The pole piece 22b is identical to the pole piece 21b.
Ce mode de réalisation présente les avantages suivants. This embodiment has the following advantages.
D'une part, si les quatre bobines 24b sont traversées par un même courant électrique, le fonctionnement de ce palier magnétique est identique à celui du palier décrit en référence aux figures 1 à 3. Un courant électrique dans les bobines 24b permet un centrage actif selon l'axe longitudinal ZZ. On one hand, if the four coils 24b are crossed by the same electric current, the operation of the magnetic bearing is the same as the bearing described with reference to Figures 1 to 3. An electric current in the coils 24b allows an active centering along the longitudinal axis ZZ. Le centrage actif selon les axes radiaux XX et YY est assuré par les bobines en haricot 29b. The active centering according to radial axes XX and YY is provided by the bean coil 29b.
Si les quatre bobines 24b sont traversées par des courants différents, il est possible de commander un basculement de la partie rotorique par rapport à la partie statorique. If the four coils 24b are traversed by different currents, it is possible to control tilting of the rotor part relative to the stator part. En effet, un flux induit par une première bobine 24b passe dans la pièce polaire 21b, l'entrefer E1b, la partie rotorique 1b, l'entrefer E2b et la pièce polaire 22b. Indeed, a flux induced by the first coil 24b passes through the pole piece 21b, the gap E1b, the rotor part 1b, the gap E2b and the pole piece 22b. Grâce aux entailles 211b, ce flux est concentré dans sensiblement un quart du palier magnétique et augmente selon l'axe ZZ l'un des entrefers E1b et E2b, en diminuant l'autre sur sensiblement un quart des entrefers E1b et E2b. With 211b kerf flux is concentrated in substantially one fourth of the magnetic bearing and increases along the axis ZZ one of gaps E1b and E2b, decreasing the other over substantially a quarter of gaps E1b and E2b. Ce flux impose alors un basculement de la partie rotorique 1b. This stream then imposes a tilting of the rotor part 1b.
Le basculement peut être accentué par un second flux induit par la bobine 24b placée en vis à vis de la première bobine 24b. The tilting may be accentuated by a second flux induced by the coil 24b disposed facing the first coil 24b. Le second flux a un trajet en sens inverse par rapport au premier flux, dans le quart de palier magnétique en vis à vis du premier flux. The second flow path has a reverse direction relative to the first stream in the fourth magnetic bearing opposite the first stream. L'effet du second flux sur les entrefers E1 b et E2b est alors inverse de celui du premier flux, et ce dans des zones en vis à vis de ces entrefers. The effect in the second flow on the air gaps E1 and E2b b is then the inverse of that of the first stream, and that in areas facing these gaps.
D'autre part, le troisième mode de réalisation présente également l'avantage d'être construit à partir d'éléments, notamment les bobines 24b, de forme courante dans la conception de palier magnétique, ce qui rend plus économique sa fabrication, tout en présentant les avantages spécifiques de l'invention, grâce à l'agencement particulier selon l'invention. On the other hand, the third embodiment also has the advantage of being built from elements, including 24b coils, common form in the design of magnetic bearing, which makes more economic manufacture while presenting the specific advantages of the invention, thanks to the particular arrangement according to the invention.
Enfin, le troisième mode de réalisation est moins lourd que le premier mode de réalisation en raison de la forme des pièces polaires 21b et 22b, ce qui est avantageux dans certaines applications où l'on cherche à diminuer le poids du palier magnétique, tout en conservant les mêmes performances. The third embodiment is lighter than the first embodiment due to the shape of the pole pieces 21b and 22b, which is advantageous in some applications where it is sought to reduce the weight of the magnetic bearing, while maintaining the same performance.
En référence aux figures 8 à 10 , un quatrième mode de réalisation de palier magnétique selon l'invention se différencie du premier mode (figures 1 à 3) en ce que la bobine en couronne cylindrique est remplacée par quatre bobines identiques régulièrement réparties sur le pourtour du palier magnétique, et en ce que les deux aimants cylindriques sont remplacés par huit aimants disposés sur le pourtour du palier magnétique. Referring to Figures 8 to 10, a fourth magnetic bearing embodiment of the invention differs from the first embodiment (Figures 1 to 3) in that the cylindrical bobbin reel is replaced by four identical coils regularly distributed over the circumference the magnetic bearing, and in that the two cylindrical magnets are replaced by eight magnets arranged on the periphery of the magnetic bearing. Les mêmes références numériques, suivies de la lettre «c» sont affectées aux éléments de ce palier magnétique qui sont analogues aux éléments du premier palier décrit. The same reference numerals followed by the letter "c" are assigned to the elements of the magnetic bearing which are similar to elements of the first stage described.
La partie rotorique 1c, les pièces polaires 21c et 22c sont identiques aux mêmes éléments décrits en référence aux figures 1 à 3. Les entrefers E1c, E2c et E3c sont analogues à ceux du premier mode de réalisation. The rotor part 1c, 21c and 22c pole pieces are identical to the same elements described with reference to Figures 1 to 3. The air gaps E1c, E2c E3c and are similar to those of the first embodiment.
Une pièce polaire 27c, sous la forme d'un disque transversal à l'axe ZZ comporte huit premiers perçages pour recevoir les quatre bobines en haricot 29c. A pole piece 27c in the form of a disc transverse to the axis ZZ comprises first eight bores for receiving the four coils 29c bean. La pièce polaire 27c comporte également quatre perçages longitudinaux dans lesquels sont insérées quatre bobines identiques 24c de forme cylindrique. The pole piece 27c also comprises four longitudinal holes in which are inserted four identical coils 24c of cylindrical shape. Les quatre bobines 24c sont régulièrement réparties autour de l'axe ZZ, sur le pourtour du palier magnétique, sur les axes XX et YY. The four coils 24c are regularly distributed around the axis ZZ, on the periphery of the magnetic bearing on the axes XX and YY. Les bobines 24c sont enroulées sur des noyaux respectifs 240c. The 24c coils are wound on respective cores 240c.
Entre les bobines 24c, dans le plan de la figure 10, huit aimants permanents sont disposés par paires sur des axes à 45 degrés des axes XX et YY. Between the coils 24c in the plane of Figure 10, eight permanent magnets are arranged in pairs on the axes at 45 degrees to axes XX and YY. Une paire d'aimants permanents comporte un aimant supérieur 25c et un aimant inférieur 26c, identiques et d'aimantation de sens opposé, disposés de part et d'autre de la pièce polaire 27c, c'est-à-dire entre cette dernière pièce et les pièces polaires 21c et 22c. A pair of permanent magnets 25c includes an upper magnet and a lower magnet 26c, which are identical and opposite direction of magnetization, arranged on either side of the pole piece 27c, that is to say between the latter part and pole pieces 21c and 22c. Les aimants 25c et 26c ont la forme d'un palet. The magnets 25c and 26c in the shape of a puck.
Ce mode de réalisation utilise des aimants 25c, 26c de plus petite taille que les réalisations précédentes. This embodiment uses magnets 25c, 26c smaller than previous achievements. Ces aimants sont plus simples à fabriquer que les aimants en forme de couronne. These magnets are easier to fabricate than magnets shaped crown.
Le palier magnétique dans ses différents modes de réalisation est d'un encombrement plus réduit dans le sens longitudinal que les paliers selon la technique antérieure, qui comportent un premier palier pour le centrage actif selon l'axe longitudinal et un second palier pour le centrage actif selon un ou deux axes transversaux, tout en ayant des performances au moins équivalentes. The magnetic bearing in its various embodiments is a space smaller in the longitudinal direction that the bearings according to the prior art, which comprises a first bearing for the active centering along the longitudinal axis and a second bearing for centering the active in one or two transverse axes, while having at least equivalent performance.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais englobe, bien au contraire, toute variante à la portée de l'homme du métier. Of course, the present invention is not limited to the embodiments described and shown, but encompasses, on the contrary, any variant within the scope of the skilled person.
En particulier, les parties statoriques et rotorique peuvent être échangées. In particular, the stator and rotor parts can be exchanged.
Palier magnétique pour le centrage d'un corps rotatif mobile (A) sans contact par rapport à un corps fixe (B) autour d'un axe de rotation (ZZ), ayant au moins un axe transversal (XX, YY) perpendiculaire à l'axe de rotation, et comportant Magnetic bearing for centering a movable rotating body (A) without contact relative to a stationary body (B) about an axis of rotation (ZZ), having at least one transverse axis (XX, YY) perpendicular to the axis of rotation, and comprising
deux circuits magnétiques disposés symétriquement de part et d'autre de l'axe de rotation, le long de l'axe transversal, et formés chacun de première et seconde parties ferromagnétiques destinées à être portées respectivement par lesdits corps et séparées par deux entrefers principaux (E1, E2) décalés parallèlement à l'axe de rotation, la première partie ferromagnétique comportant deux pièces polaires principales (21, 22) perpendiculaires à l'axe de rotation, et la seconde partie ferromagnétique (1) étant une couronne magnétique, two magnetic circuits disposed symmetrically on either side of the axis of rotation, along the transverse axis and each formed of first and second ferromagnetic parts intended to be carried respectively by said body and separated by two main air gaps ( E1, E2) which are offset parallel to the axis of rotation, the first ferromagnetic part comprising two main pole pieces (21, 22) perpendicular to the axis of rotation, and the second ferromagnetic part (1) being a magnetic crown,
des moyens (25, 26) à aimantation permanente parallèle à l'axe de rotation (ZZ), disposés entre les pièces polaires principales de chaque circuit magnétique et générant des flux magnétiques au travers des entrefers principaux (E1, E2), means (25, 26) permanently magnetised parallel to the axis of rotation (ZZ), disposed between the main pole pieces of each magnetic circuit and generating magnetic fluxes through the main air gaps (E1, E2),
au moins une première bobine (24) adaptée à générer dans au moins l'un des circuits magnétiques un flux magnétique commandable dans les entrefers principaux (E1, E2), at least one first coil (24) adapted to be generated in at least one of the magnetic circuit a controllable magnetic flux in the main air gaps (E1, E2),
les entrefers principaux (E1, E2) sont d'épaisseur variable parallèlement à l'axe de rotation (ZZ), grâce à quoi la première bobine assure un centrage parallèlement à cet axe de rotation, the main air gaps (E1, E2) are of variable thickness parallel to the axis of rotation (ZZ), whereby the first coil provides a centering parallel to this axis of rotation,
une pièce ferromagnétique intermédiaire (27) globalement annulaire et perpendiculaire à l'axe de rotation, solidaire de chaque première partie ferromagnétique, est disposée entre les pièces polaires principales (21, 22) de chaque première partie ferromagnétique et est séparée de la couronne ferromagnétique (1) par deux entrefers intermédiaires (E3, E3a, E3b, E3c) décalés parallèlement à l'axe transversal et d'épaisseur variable parallèlement à ce dernier, an intermediate ferromagnetic part (27) generally annular and perpendicular to the axis of rotation, integral with each first ferromagnetic part is disposed between the main pole pieces (21, 22) of each first ferromagnetic portion and is separated from the ferromagnetic ring ( 1) by two intermediate gaps (E3, E3a, E3b, E3c) offset parallel to the transverse axis and of variable thickness parallel to the latter,
les moyens à aimantation permanente comportent, dans chaque première partie ferromagnétique, deux aimants à sens opposés d'aimantation enserrés entre les pièces polaires principales (21, 22) et la pièce polaire intermédiaire (27), respectivement, et the means comprise permanent magnet, in each first ferromagnetic part, two-way magnet opposite magnetization clamped between the main pole pieces (21, 22) and the polar intermediate portion (27), respectively, and
au moins une seconde bobine (29) est disposée en sorte de générer dans la pièce polaire intermédiaire (27) un flux magnétique commandable traversant les deux entrefers intermédiaires (E3), grâce à quoi ladite seconde bobine assure un centrage transversal. at least one second coil (29) is arranged so as to generate in the polar intermediate piece (27) a controllable magnetic flux passing through the two intermediate gaps (E3), whereby said second coil provides a transverse centering.
Palier magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premières parties ferromagnétiques sont destinées à être portées par le corps fixe (B). Magnetic bearing according to Claim 1, characterized in that the first ferromagnetic parts are designed to be worn by the stationary body (B).
Palier magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couronne ferromagnétique (1) est disposée entre les premières parties ferromagnétiques. Magnetic bearing according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the ferromagnetic ring (1) is disposed between the first ferromagnetic parts.
Palier magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couronne ferromagnétique (1) est disposée autour des premières parties ferromagnétiques. Magnetic bearing according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the ferromagnetic ring (1) is disposed around the first ferromagnetic parts.
Palier magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que deux autres circuits magnétiques de même structure sont disposés de part et d'autre de l'axe de rotation (ZZ) le long d'un second axe transversal de centrage perpendiculaire à l'axe de rotation, comportant deux autres premières parties ferromagnétiques coopérant avec la couronne ferromagnétique (1) au travers de deux autres entrefers principaux (E1, E2) d'épaisseur variable parallèlement à l'axe de rotation, une bobine (24) étant adaptée à générer un flux magnétique commandable dans ces deux autres circuits magnétiques, d'autres aimants permanents à sens opposés d'aimantation étant disposés dans ces deux autres premières parties ferromagnétiques de part et d'autre de la pièce polaire intermédiaire, ladite pièce polaire intermédiaire étant séparée de la couronne magnétique par deux autres entrefers intermédiaires, et au moins une bobine étant adaptée à génér Magnetic bearing according to any one of claims 1 to 4, characterized in that two magnetic circuits having the same structure are arranged on either side of the axis of rotation (ZZ) along a second transverse axis centering perpendicular to the axis of rotation, comprising two first ferromagnetic parts cooperating with the ferromagnetic ring (1) through two main air gaps (E1, E2) of variable thickness parallel to the axis of rotation, a spool ( 24) being adapted to generate a controllable magnetic flux in the other two magnetic circuits, other permanent magnets in opposite directions of magnetization are arranged in the other two first ferromagnetic parts on either side of the polar intermediate piece, said intermediate pole piece being separated from the magnetic ring by two other intermediate air gaps, and at least one coil being adapted to gener er un flux magnétique commandable dans lesdits deux autres entrefers intermédiaires. er a controllable magnetic flux in said other two intermediate air gaps.
Palier magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite au moins une première bobine (24, 24a) est en forme de couronne cylindrique et en ce que lesdites pièces polaires principales (21, 22 ; 21a, 22a) sont des disques parallèles, perpendiculaires à l'axe de rotation du palier magnétique, disposés de part et d'autre de la première bobine, ladite première bobine et lesdites pièces polaires principales étant centrées sur l'axe de rotation (ZZ). Magnetic bearing according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said at least one first coil (24, 24a) in the shape of cylindrical ring and in that said main pole pieces (21, 22; 21a, 22a ) are parallel disks perpendicular to the axis of rotation of the magnetic bearing, disposed on either side of the first coil, said first coil and said main pole pieces being centered on the axis of rotation (ZZ).
Palier magnétique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la première partie ferromagnétique comporte une pièce ferromagnétique cylindrique (23, 23a) entre lesdites pièces polaires principales, à l'un des diamètres supérieur ou inférieur desdites pièces polaires principales (21, 22 ; 21a, 22a). Magnetic bearing according to Claim 6, characterized in that the first ferromagnetic part comprises a cylindrical ferromagnetic part (23, 23a) between said main pole pieces, to one of the upper or lower diameters of said main pole pieces (21, 22; 21a , 22a).
Palier magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens à aimantation permanente comportent deux aimants permanents (25, 26 ; 25a, 26a ; 25b, 26b) en forme de couronne cylindrique centré sur l'axe de rotation (ZZ). Magnetic bearing according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the permanent magnetic means comprise two permanent magnets (25, 26; 25a, 26a; 25b, 26b) shaped cylindrical ring centered on the axis of rotation (ZZ).
Palier magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens à aimantation permanente comportent plusieurs paires d'aimants permanents (25c, 26c) répartis autour de l'axe de rotation (ZZ). Magnetic bearing according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the permanent magnetic means comprise a plurality of pairs of permanent magnets (25c, 26c) distributed about the axis of rotation (ZZ).
Palier magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite seconde bobine (29, 29a, 29b, 29c) est une bobine en haricot. Magnetic bearing according to any one of claims 1 to 9, characterized in that said second coil (29, 29a, 29b, 29c) is a bean coil.
Palier magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la couronne magnétique comporte une collerette (12, 12a, 12b, 12c) sensiblement en vis à vis de la pièce ferromagnétique intermédiaire. Magnetic bearing according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the magnetic ring comprises a flange (12, 12a, 12b, 12c) substantially opposite of the ferromagnetic part intermediate.
Palier magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la couronne magnétique comporte des collerettes (11, 12 ; 11a, 12a ; 11b, 12b ; 11c, 12c) s'étendant sensiblement en vis à vis desdites pièces polaires principales. Magnetic bearing according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the magnetic ring comprises flanges (11, 12; 11a, 12a; 11b, 12b; 11c, 12c) extending substantially in said screw parts screw main pole.
Palier magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte une unique première bobine (24) en forme de couronne cylindrique centrée sur l'axe de rotation (ZZ). Magnetic bearing according to any one of claims 1 to 12, characterized in that it comprises a single first coil (24) in form of a cylindrical ring centered on the axis of rotation (ZZ).
Palier magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs premières bobines (24c) réparties autour de l'axe de rotation (ZZ). Magnetic bearing according to any one of claims 1 to 12, characterized in that it comprises a plurality of first coils (24c) distributed about the axis of rotation (ZZ).
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