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Dokumentenidentifikation DE69722237T2 15.04.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000941416
Titel MAGNETLAGER
Anmelder British Nuclear Fuels PLC, Risley Warrington, Cheshire, GB
Erfinder JEWELL, Wyn, Geraint, Sheffield S3 7NJ, GB;
HOWE, David, Sheffield S11 9RA, GB
Vertreter U. Ostertag und Kollegen, 70597 Stuttgart
DE-Aktenzeichen 69722237
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 26.11.1997
EP-Aktenzeichen 979133006
WO-Anmeldetag 26.11.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/GB97/03170
WO-Veröffentlichungsnummer 0098023876
WO-Veröffentlichungsdatum 04.06.1998
EP-Offenlegungsdatum 15.09.1999
EP date of grant 21.05.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.04.2004
IPC-Hauptklasse F16C 39/06

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft Verbesserungen von und bezüglich Magnetlagern, insbesondere, aber nicht ausschließlich, für Hochtemperatur-Anwendungen.

Magnetlager haben gegenüber anderen Lagertypen viele Vorteile. Insbesondere haben sie die Eigenschaft einer langen Betriebs-Lebensdauer, keiner Anlaufreibung, einer geringen Dämpfung und als Wichtigstes benötigen sie keine Schmiermittel. Diese Vorteile treten insbesondere bei Hochgeschwindigkeits- und/oder Hochtemperatur-Umgebungen zu Tage.

Magnetlager können ebenso anderen Funktionen dienen, wie derjenigen einer regelbaren Dämpfer-Einheit. Ein Magnetlager, welches in diesem Modus betrieben wird, wird bereitgestellt, um zu ermöglichen, daß die effektive Steifheit der Welle geändert werden kann, anstatt deren Gewicht zu tragen. Die Steifheit der Welle kann geändert oder auch im wesentlichen sofort umgeschaltet werden, wodurch durch kritische Geschwindigkeiten in dem System gesprungen wird.

Bisher wurden Magnetlager-Systeme hergestellt, welche geeignet sind, bei bis zu nur 450°C zu arbeiten. Magnetlager, die geeignet sind, bei höheren Temperaturen zu arbeiten, sind für eine Vielzahl von Anwendungen wünschenswert, einschließlich Lagern von Gasturbinen zur Energieerzeugung und Flugzeug-Motoren, um eine direkte Energieerzeugung aus dem Düsenstrahl zu ermöglichen, so daß mechanische Verbindungen wie Riemen/ Ketten vermieden werden, welche eine geringere Betriebs-Lebensdauer haben. Solch ein Magnetlager wird jedoch bei einer Temperatur von über 600° und vorzugsweise bei mehr als 800°C erfolgreich arbeiten müssen. Bisher wurde kein solches System bereitgestellt.

Hohe Temperaturen haben viele bedeutende Auswirkungen auf das Verhalten und die Leistung von Magnetlagern und ihrer zugehörigen Komponenten.

Der größte Teil von magnetischen Materialien, wie die auf Eisen basierenden, überschreiten ihre Curie-Temperatur (den Punkt, an dem das Material unmagnetisch wird) deutlich unterhalb der gewünschten Leistungshüllkurve. Die meisten auf Eisen basierenden Legierungen haben Curie-Temperaturen im Bereich von 650–700°C und können nur in einem Bereich von 550–600°C als ihrer Grenze arbeiten. Zusätzlich neigt auch der Sättigungsfluß des magnetischen Materials selbst unterhalb der Curie-Temperatur dazu, abzunehmen; der Wert bei Raumtemperatur kann bei 150% des Wertes bei 450°C liegen.

Ebenso vergrößert sich der spezifische Widerstand der Materialien, welche für die Wicklungen verwendet werden, beträchtlich mit der Temperatur. Als Konsequenz müssen geringere Stromdichten angewendet werden. Andernfalls verursacht die Widerstands-Erwärmung, verbunden mit der Umgebung, daß die Wicklungen ihrem Schmelzpunkt, 1050°C für Kupfer, nahekommen, was ein strukturelles Versagen der Wicklungen hervorruft. Ähnliche Faktoren treffen auf die Erwärmung des magnetischen Materiales selbst zu, wenn auch dieses zu dicht an seiner Grenze, seiner Curie-Temperatur, ist. Die geringere Stromdichte hat beträchtliche Auswirkungen auf die Größe der Kraft, welche erhalten werden kann, und als Folge hierauf auf die physikalische Größe der Einheit.

Zwei Hauptkräfte sind an dem System beteiligt. Zunächst gibt es die Steuerungs-/Positionierkraft, welche notwendig ist, um die Position der Welle während des Betriebs zu regulieren. Zusätzlich muß eine relativ konstante Vorspannkraft auf die Welle ausgeübt werden, um ihrer Masse entgegenzuwirken, wenn das Lager dazu dient, das Gewicht zu tragen. Die erste Kraft kann üblicherweise das doppelte der letzteren betragen, obwohl das Verhältnis bei verschiedenen Anwendungen beträchtlich variieren kann. Eine deutlich höhere Regulierkraft wird bei Hochgeschwindigkeite Anwendungen oder Anwendungen, bei denen das Lager beweglich ist, eingesetzt, z. B. bei Luftfahrt-Anwendungen.

Herkömmliche Lager umfassen eine Vielzahl von Polen um die äußere Begrenzung der Welle herum, welche in einer möglichst einfachen Struktur bereitgestellt werden. Die obersten Pole stellen die Vorspannkraft bereit und tragen auch zu der Positionsregulierung bei. Diese oberen Pole werden bis zu ihrer maximalen Leistung innerhalb der Umgebungsbeschränkungen von in der Technik bekannten Systemen betrieben. Die anderen Pole werden in einer symmetrischen Anordnung bereitgestellt und demzufolge im wesentlichen nicht voll beansprucht, da sie nur an der Positionsregulierung beteiligt sind.

Lager nach dem Stand der Technik, welche eine Vielzahl von Polsätzen und weichmagnetisches Material zusammen mit elektrisch leitenden Wicklungen umfassen, sind beispielhaft in der WO-A-9420767, JP-A-59217013 und der EP-A-0109896 beschrieben.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung stellen wir ein Magnetlager für eine Welle bereit, welches eine Vielzahl von Polsätzen aus weichmagnetischem Material zusammen mit einer elektrisch leitenden Wicklung umfasst, wobei ein Vorspannpolsatz vorgesehen ist, wenigstens der Vorspannpolsatz relativ zu den anderen asymmetrisch ist und der Vorspannpolsatz mit einem größeren Spaltbereich als einer oder mehrere der anderen Sätze versehen ist.

Andere mögliche Merkmale der Erfindung umfassen: Vorzugsweise sind alle Polsätze voneinander entkoppelt. Vorzugsweise sind vier Polsätze vorgesehen.

Vorzugsweise umfasst einer oder mehrere der Polsätze einen zentralen Pol zusammen mit zwei Seitenpolen. Vorzugsweise sind die Seitenpole und der zentrale Pol über ein verbrückendes Element miteinander verbunden. Der zentrale Pol kann als lineares Element bereitgestellt sein.

Vorzugsweise verjüngt sich die Lücke zwischen den Seitenpolen und dem zentralen Pol in Richtung der Welle. Vorzugsweise weist die Lücke einen im wesentlichen gleichmäßig breiten Abschnitt und einen sich verjüngenden Abschnitt auf. Vorzugsweise liegt der sich verjüngende Abschnitt näher an der Welle als der gleichmäßig breite Abschnitt. Die sich verjüngende Lücke kann durch einen in Richtung des zentralen Pols abgewinkelten Abschnitt des Seitenpols begrenzt sein. Der gleichmäßige Lücken-Abschnitt kann durch einen im wesentlichen zu dem zentralen Pol parallelen Abschnitt des Seitenpols begrenzt sein.

Vorzugsweise ist die Lücke zwischen der Welle und der gegenüberliegenden Oberfläche der Pole kleiner als 10 mm, z. B, zwischen 0,1 und 1,0 mm.

Vorzugsweise ist die Lücke zwischen den Polen eines Satzes kleiner als 5 mm, z. B. zwischen 0,5 und 1,0 mm bei ihrem Minimum. Die Lücke kann wenigstens das Fünffache der Lücke zwischen Welle und gegenüberliegender Oberfläche der Pole betragen.

Vorzugsweise ist die Lücke zwischen Polen von aneinanderstoßenden Sätzen derjenigen zwischen den Polen eines Paares gleich, z. B. 0,5 bis 5 mm bei ihrem Minimum.

Vorzugsweise liegt der verbrückende Abschnitt im wesentlichen senkrecht zu dem Abschnitt des zentralen Pols und/oder dem Abschnitt der Seitenpole, welche mit diesem verbunden sind.

Die Seitenpole und der zentrale Pol können relativ zueinander auf eine Art und Weise beweglich sein, daß die minimale Lücke zwischen ihnen vergrößert wird. Dies kann durch Trennen der Seitenpole von dem zentralen Pol und/oder dem verbrückenden Abschnitt bewirkt werden. Alternativ kann eine andere Bewegung ermöglicht werden, wie eine gleitende Vergrößerung bei einer Trennung oder Rotation von einer Komponente relativ zu einer anderen oder auf eine andere Weise.

Vorzugsweise werden die Wicklungen an dem zentralen Pol in vorgewickelter Form bereitgestellt. Die Wicklungen können sich selber tragen oder können an einer Halterung/auf einem Träger bereitgestellt sein. Alternativ können die Wicklungen direkt auf den Pol oder einen darauf vorgesehenen Träger gewickelt werden.

Vorzugsweise ist der Spaltbereich größer als der Spaltbereich aller anderen Polsätze. Der Vorspannbereich kann bis zu 500% der anderen Spaltbereiche betragen. Es werden Verhältnisse für Vorspann- zu Positionsregulierspulenbereich von 4 : 1 oder weniger, bevorzugter 3 : 1 oder weniger und auch 2 : 1 oder weniger in Betracht gezogen. Der vergrößerte Spaltbereich kann als Ergebnis einer größeren Lücke zwischen dem zentralen Pol und den Seitenpolen und/oder auf Grund einer größeren radialen Erstreckung der Pole entstehen.

Der oberste Polsatz kann sich axial weiter erstrecken als ein oder mehrere, am bevorzugtesten alle anderen Polsätze. Die axiale Vergrößerung der Erstreckung kann wenigstens 30%, wenigstens 40%, wenigstens 50% oder auch bis zu 300% derjenigen der anderen Polsätze betragen.

Vorzugsweise funktioniert das Magnetlager bei Temperaturen von über 650°C, bevorzugter bei über 700°C und Idealerweise bei über 800°C oder sogar über 900°C. Auch bei Umgebungs- oder mäßig erhöhten Temperaturen stellt die Erfindung beträchtliche Vorteile bereit, z. B. im Sinne eines verringerten Gesamtgewichts.

Das weichmagnetische Material kann Cobalt enthalten oder sein. Vorzugsweise wird eine Cobalt-Legierung eingesetzt. 20%ige oder höher, 45%ige oder höher und auch 95%ige Cobalt-Legierungen können eingesetzt werden.

Es wird ein Cobaltanteil zwischen 20 und 35% bevorzugt. Das Cobalt kann mit entweder Eisen, Chrom, Vanadium oder Tantal (Ta) oder mit mehreren dieser Metalle legiert sein.

Das weichmagnetische Material kann Eisen, Eisen-Legierungen, Eisen-Siliciumdioxid-Legierungen, Eisen-Nickel-Legierungen und andere derartiger Materialien enthalten, insbesondere dort, wo Umgebungs- oder mäßig erhöhte Temperaturen von Belang sind.

Die Wicklungen können aus Kupfer, Silber oder Legierungen hiervon sein, wie Beryllium-Kupfer. Das hauptleitende Material der Wicklung kann mit einer weiteren Trägerschicht beschichtet sein, wie mit Edelstahl oder Keramik. Eine isolierende Schicht aus Keramik oder einem Geflecht kann vorgesehen sein, wobei die Schicht auch einen Träger bilden kann.

Die Wicklungen können mit einem Lack, Kunststoffen, Polyester oder anderen isolierenden Materialien versehen sein, insbesondere dort, wo nur Umgebungs- oder mäßig erhöhten Temperaturen begegnet wird.

Der Grad der vorgesehenen Wicklungen kann einem Packungs-Faktor von wenigstens 20% und vorzugsweise von wenigstens 50% oder auch 70% oder höher entsprechen.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung stellen wir ein Verfahren der Lagerung oder Dämpfung einer Welle bereit, welches ein oder mehrere Magnetlager für die Welle umfasst, wobei ein oder mehrere der Magnetlager eine Vielzahl von Polsätzen aus weichmagnetischem Material zusammen mit elektrisch leitenden Wicklungen umfasst bzw. umfassen, ein Vorspannpolsatz vorgesehen ist, wenigstens der Vorspannpolsatz relativ zu den anderen asymmetrisch ist und der Vorspannpolsatz mit einem größerem Spaltbereich versehen ist als einer oder mehrere der anderen Sätze.

Vorzugsweise wird die geringere Stromdichte an den Vorspann- und/oder dem oberen Polsatz angelegt.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nur beispielhaft und mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, wobei:

1 eine Lager-Anordnung nach dem Stand der Technik zeigt;

2 eine Lager-Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

3a eine Seitenansicht eines Pol-Paares bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Die 3b bis 3d Ausschnitt-Ansichten weiterer Ausführungsbeispiele von Polen zeigen; und

4 einen Vergleich eines Polsatzes zwischen einem Lager-System nach dem Stand der Technik und einem Lager-System gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Typische radiale Magnet-Lager gemäß dem Stand der Technik, welche konstruiert sind, um gut unterhalb von 500°C zu arbeiten, folgen der in 1 veranschaulichten einfachen Ausbildung. Das Lager sieht vier Polpaare 2, 4, 6 bzw. 8 mit einer einheitlichen Struktur vor. Jedes Paar besteht aus zwei Polen 10, welche mit Sätzen verbundener Spulen umwickelt sind, wobei die Spulen mit entgegengesetzten Wicklungsrichtungen versehen sind.

Die vier Paare sorgen für eine Kontrolle der Welle 12 sowohl in der vertikalen als auch in der horizontalen Achse.

Da das oberste Polpaar 2 sowohl die nach oben gerichtete Kraft als auch eine Regulierkraft bereitstellen muß, wird es bis zu seiner vollen Kapazität betrieben. Die anderen drei Paare 4, 6, 8 müssen jedoch nur die Regulierkraft bereitstellen. Als Folge werden sie im wesentlichen nicht vollständig beansprucht.

Als Ergebnis weist das System ein übermäßiges Gewicht und Volumen auf. Die Unterbeanspruchung der anderen drei Paare 4, 6, 8 ist sogar noch drastischer, da diese Spulen nur über einen geringen Zeitabschnitt mitwirken, während und wenn eine regulierende Kraft erforderlich ist. Andererseits wird die nach oben gerichtete Kraft kontinuierlich benötigt. Diese verschwenderischen Eigenschaften werden bei hohen Temperaturen sogar noch bedeutender.

Das in 2 veranschaulichte Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vier entkoppelte Magnetkreise 20, 22, 24, 26 vor, welche eine Welle 12 umgeben. Jeder Kreis besteht aus einem zentralen Pol 28 und zwei Seitenpolen 30. Im Falle des obersten Kreises 20 sind die Pole in radialer Richtung 50% länger als bei den anderen Kreisen. Die Pole können sich auch in eine axiale Richtung weiter erstrecken als die anderen Pole. Dieser zusätzliche Spaltbereich wird verwendet, um die zusätzlichen Wicklungen aufzunehmen, welche benötigt werden, um die Vorspannkraft bereitzustellen. Die verfügbaren zusätzlichen Wicklungen erlauben es, daß der Grad der verbleibenden Verluste verringert wird, da die Vorspannwicklungen erfolgreich bei einer Stromdichte betrieben werden können, welche annähernd die Hälfte derjenigen der regulierenden Wicklungen beträgt.

Die geeigneten weichmagnetischen Materialien werden durch die Curie-Temperatur beschränkt, welche Idealerweise deutlich höher als die Betriebstemperatur sein sollte. Cobalt mit der höchsten bekannten Curie-Temperatur von 1121°C und seine Legierungen sind besonders geeignet.

Geeignete Materialien umfassen: 24% Co, 75,25% Fe, 0,75% Cr; 49% Co, 49% Fe, 2% V; 49% Co, 50,65% Fe, 0,35% Ta; 95% Co, 5% Fe. Die Telcon Limited bietet eines dieser geeigneten Materialien unter der Marke Totelloy 5 an. Für Niedrigtemperatur-Anwendungen können Eisen-Legierungen, wie Silicium-Eisen-Laminate, eingesetzt werden.

Die Kreise in diesem Ausführungsbeispiel sind mit beschichteten durch die Lücken geführten Drähten gewickelt.

Eine Vielzahl möglicher Wicklungs-Materialien und -Ausführungen ist möglich. Reine Kupferdrähte können mit einer Aluminiumoxid-Keramik beschichtet, getrocknet und ausgehärtet werden. Die Drähte können trocken gewickelt und in ihrem gewickelten Zustand wärmegehärtet werden. Die Keramik selbst kann die notwendige Isolierung bereitstellen oder ein gewobenes Geflecht kann um den Draht herum geführt werden. Alternativ können die Kupferdrähte mit Edelstahl und/oder Nickel beschichtet werden, wobei eine äußere Isolierungsschicht ebenfalls vorgesehen sein kann. Herkömmlichere Isolationen können bei Anwendung bei Umgebungsoder mäßigeren Temperaturen vorgesehen sein.

Während dieses Ausführungsbeispiel in Bezug auf das das Gewicht der Welle 12 tragende Magnetlager beschrieben ist, umfasst der Ausdruck Magnetlager ebenso Fälle, bei denen die magnetische Kraft nur eine Kontrollfunktion für die Welle erfüllt, z. B. eine Dämpfung in regulierender Weise. Das Tragen des Gewichtes kann in diesen Fällen durch herkömmliche mechanische Lager-Systeme und/oder Magnetlager nach dem Stand der Technik bereitgestellt werden.

Das zweite in 3 veranschaulichte Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht den zentralen Pol 32 und Seitenpole 34 eines jeden Kreises als voneinander getrennte Komponenten vor. Dies ermöglicht, daß die Wicklungen der Pole auf eine Halterung oder eine Spule vorgewickelt und dann über den zentralen Pol 32 eingeführt werden. Die Seitenpole 34 können dann an den entsprechenden Seiten des zentralen Pols 32 befestigt werden, um den Kreis zu schließen.

Die 3b, 3c und 3d veranschaulichen weitere Alternativen, um den zentralen Pol oder einen dafür vorgesehenen Träger direkt an den Seitenpolen oder einem für diese vorgesehenen Träger zu befestigen. Die 3b sieht einen Seitenpol 34 mit zwei sich seitlich erstreckenden Armabschnitten 50 vor, zwischen die ein einzelner Armabschnitt 52 an einem Trägerelement 54 eingeführt wird, an dem der zentrale Pol (nicht dargestellt) befestigt werden kann.

Die 3c veranschaulicht einen zentralen Pol 32, der an seiner Basis mit einem Vorsprung 58 versehen ist. Dieser Vorsprung 58 ist derart ausgebildet, daß er innerhalb einer ähnlich dimensionierten Lücke an dem Träger oder einem Element, welches sich von den Seitenpolen (nicht dargestellt) erstreckt, aufgenommen wird, wobei Stifte in die Öffnung 60 eingeführt werden, um den Pol in seiner Position zu halten.

Eine weitere Möglichkeit ist in 3d veranschaulicht, in der zwei Seitenvorsprünge 62 an dem zentralen Pol 32 vorgesehen sind, wobei sich ein Vorsprung an dem Träger (nicht dargestellt) in die Lücke zwischen diesen erstreckt. Wiederum können Stifte in die Löcher 64 eingeführt werden, um das System in seinem zusammengebauten Zustand zu halten.

Diese Möglichkeit eröffnet die Vorteile, daß höhere Packungs-Faktoren der Vorwicklung erhalten werden. Eine Vorwicklung ist bei manchen Systemen nicht durchführbar, da die Lücken zwischen den Polen die Einführung von genügend Wicklungen ausschließen. Die Seitenpole und der zentrale Pol sind mittels geeigneter Keilflächen und Befestigungen miteinander verbunden.

Ein Vergleich eines Polsatzes von äquivalenten gekoppelten 36 und entkoppelten 38 Lagern mit der gleichen Pol-Stirnfläche 40, dem gleichen magnetischen Widerstand und der gleichen Spaltfläche ist in 4 gezeigt. Die Spaltfläche ist in einer relativ zu der Wellenachse radialen Ebene begrenzt. Die beiden Systeme haben im wesentlichen die gleichen Kraft-Eigenschaften mit den gleichen Kupfer-Verlusten wie das jeweils andere. Der Magnetkreis ist in beiden Fällen so bemessen, daß er bei einer maximalen Flußdichte von 1,2 T arbeitet, welches näherungsweise die Grenzflußdichte ist, die dem weichmagnetischen Material bei Berücksichtigung der Sättigung bei 900°C zueigen ist. Die gekoppelte Anordnung 36 weist etwa die 1,75-fache Masse des entkoppelten Lagers 38 auf.

Wenn man die Tatsache berücksichtigt, daß die anderen drei Pole eines entkoppelten Lagers beträchtlich kleiner sein können, da sie nur die Positions-Regulierwicklungen aufnehmen, ist der relative Gewichtsvorteil noch ausgeprägter.

Zusätzlich zu der Gewichtsverringerung ist die Spaltform in der entkoppelten Topologie geeignet, die Wicklung einfacher zu machen als bei der gekoppelten Topologie. Dies ermöglicht, daß ein höherer Kupfer-Packungsfaktor erreicht werden kann, mit einer daraus folgenden Verringerung der Kupfer-Verluste der Lager. Verluste sind normalerweise bei erhöhten Temperaturen auf Grund des vergrößerten spezifischen Widerstands der Wicklungen größer. Ein Teil der Nachteile bezüglich des Gewichtes der gekoppelten Lager kann der Tatsache zugeschrieben werden, daß das rückwärtige Eisen zwischen den vier Polen im wesentlichen überflüssig im Sinne seiner Aufgabe innerhalb des gesamten Magnetkreises ist.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht durch die Erkenntnis, daß die geringere relative Betriebszeit der Regulierkreise 4, 6, 8 es ermöglicht, daß diese ohne Probleme bei einer höheren Stromdichte betrieben werden als der kontinuierlich betriebene obere Kreis 2, daß die Spaltfläche weiter verringert wird. Somit wird eine Verringerung des Gewichtes aus zwei Gründen erreicht, erstens auf Grund der asymmetrischen Polsatz-Ausführung und zweitens auf Grund der unterschiedlichen Betriebs-Stromdichten, welche für die Vorpann- und die regulierende Funktionen verwendet werden.

Ebenso wird in der vorliegenden Erfindung durch eine Vergrößerung der Polfläche des oberen Lagers ein höherer Grad an Kraft erreicht. Die Kraft ist direkt mit dieser Fläche verknüpft, da die Sättigungs-Flußdichte des weichmagnetischen Materials den limitierenden Faktor darstellt. Die effektive Polfläche ist nicht nur auf Grund der geringeren Lücken, welche zwischen aneinanderstoßenden Polen erhalten werden können, sondern auch durch eine Erstreckung des oberen Kreises 2 axial relativ zu der Welle vergrößert. Eine axiale Erstreckung ist in mancher Hinsicht wirkungsvoller als eine Vergrößerung der Umfangserstreckung des oberen Lagers, da die vertikale Komponente der Kraft mit der Breite des Winkels relativ zu der Vertikalen kleiner wird. Eine 50%ige Vergrößerung der axialen Erstreckung ist nützlich und führt ohne Unterbeanspruchung zu einem möglichen Verhältnis zwischen statischer und dynamischer Kraft von 1 : 2.


Anspruch[de]
  1. Magnetlager für eine Welle (12), das eine Mehrzahl von Polsätzen (20, 22, 24, 26) aus weichmagnetischem Material zusammen mit einer elektrisch leitenden Wicklung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorspannpolsatz (20) vorgesehen ist, wobei wenigstens der Vorspannpolsatz relativ zu den anderen asymmetrisch ist und der Vorspannpolsatz einen größeren Spaltbereich als einer oder mehrere der anderen Sätze aufweist.
  2. Magnetlager nach Anspruch 1, bei dem wenigstens einer der Polsätze (20, 22, 24, 26) entkoppelt von den anderen Polsätzen vorliegt.
  3. Magnetlager nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Vorspannpolsatz (20) der obere Polsatz ist.
  4. Magnetlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem einer oder mehrere der Polsätze (20, 22, 24, 26) einen zentralen Pol (28) in Kombination mit zwei Seitenpolen (30) aufweisen.
  5. Magnetlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem einer oder mehrere der Polsätze (20, 22, 24, 26) einen zentralen Pol (28) in Kombination mit zwei Seitenpolen (30) aufweisen und die Seitenpole und der zentrale Pol derart relativ zueinander beweglich sind, dass die Minimallücke zwischen diesen vergrößert wird.
  6. Magnetlager nach Anspruch 4 oder 5, bei dem ein vergrößerter Spaltbereich als Ergebnis einer größeren Lücke zwischen dem zentralen Pol (28) und den Seitenpolen (30) entsteht.
  7. Magnetlager nach Anspruch 4 oder einem davon abhängenden Anspruch, bei dem die Lücke zwischen den Seitenpolen (30) und dem zentralen Pol (28) einen Abschnitt mit im Wesentlichen konstanter Breite sowie einen sich verjüngenden Abschnitt aufweist, wobei der sich verjüngende Abschnitt näher an der Welle liegt als der Abschnitt mit der konstanter Breite.
  8. Magnetlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem einer oder mehrere der Polsätze (20, 22, 24, 26) einen zentralen Pol (28) in Kombination mit zwei Seitenpolen (30) aufweisen und die Wicklungen auf dem zentralen Pol in vorgewickelter Form bereitgestellt sind.
  9. Magnetlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein oberster Polsatz (20) bereitgestellt ist und der oberste Polsatz mit einem größeren Spaltbereich versehen ist als der Spaltbereich von irgendeinem der anderen Polsätze (22, 24, 26).
  10. Magnetlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der obereste Polsatz (20) sich axial weiter erstreckt als einer oder mehrere der anderen Polsätze (22, 24, 26).
  11. Verfahren zur Lagerung einer Welle oder zum Dämpfen einer Welle, das ein oder mehrere Magnetlager für die Welle (12) umfasst, wobei eine oder mehrere der Magnetlager eine Mehrzahl von Polsätzen (20, 22, 24, 26) aus weichmagnetischem Material in Kombination mit elektrisch leitenden Wicklungen umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorspannpolsatz (20) bereitgestellt wird, wobei wenigstens der Vorspannpolsatz relativ zu den anderen asymmetrisch ist und der Vorspannpolsatz mit einem größeren Spaltbereich versehen ist als einer oder mehrere der anderen Sätze.
  12. Verfahren zur Lagerung einer Welle nach Anspruch 11, bei dem der Vorspannpolsatz (20) der obere Polsatz ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem dem Vorspannpolsatz bzw. dem oberen Polsatz (20) eine geringere Stromdichte zugeführt wird.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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