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Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik (ZEA)

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Magnetlagerungen

Magnetlager werden dank ihrer berührungslosen Lagerung

  • schmiermittelfrei,
  • reibungsfrei,
  • verschleißfrei,
  • frei von Wärmeentwicklung und damit
  • wartungsfrei

betrieben. Die Lagerung wird durch elektrische und/oder magnetische Feldkräfte aufrecht gehalten. Es gibt kein Kontaktmedium, das durch hohe Umgebungstemperaturen oder durch Reibungswärme auf Grund hoher Drehgeschwindigkeiten erwärmt oder bei tiefen Temperaturen zäher werden und dadurch ggf. seine Funktion verlieren könnte. Eine unerwünschte Verunreinigung durch Schmiermittel bei bestimmten Anwendungen beispielsweise in der Vakuum-, Chemie-, Nahrungsmittel-, Reinraum- oder Medizintechnik gibt es nicht.

Durch die berührungslose Lagerung befindet sich zwischen fest stehendem Lager und rotierend gelagertem Teil ein Spalt, über den hinweg die Führung des drehenden Körpers ermöglicht wird.
Lagerungsbedingter Energieverlust entfällt bei berührungsloser Lagerung, so dass es bei sehr schnell bewegten Systemen im Vakuum unter weitgehendem Ausschluss der Luftreibung zur nahezu verlustfreien Lagerung kommt.

Anwendungsbereiche

Diese Technologien finden vor allem dort Anwendung, wo konventionelle Lagerungen wegen hoher Geschwindigkeiten, erforderlicher hoher Laufruhe oder wegen des Mediums im Arbeitsraum des Rotors unvorteilhaft sind. Beispiele für solche Medien sind etwa Vakuum, Säuren und Laugen, Erdgas oder Blut. Die permanentmagnetische Lagerung wird hauptsächlich für Vakuumpumpen (Turbomolekularpumpen), hochgenaue Vakuummessgeräte (Gasreibungsvakuummeter) sowie Chopperanlagen eingesetzt. Weitere Anwendungen finden sich z.B. bei Herzunterstützungspumpen, die aufgrund ihrer geringen Baugröße sogar Kindern implantiert werden können. Die permanentmagnetisch erregte elektromagnetische Lagerung wird in der Regel für schwere Teilchenstrahlchopper eingesetzt, eignet sich aber prinzipiell für viele magnetisch gelagerte Gerätschaften wie Pumpen, Turbinen, Verdichter, Schwungrad-Energiespeicher, Zentrifugen oder Werkzeugmaschinenspindeln.

Leistungsangebot

  • Auslegung "leistungsloser" permanentmagnetischer Lagerungen unter besonderer Berücksichtigung der Gegebenheiten des angestrebten Einsatzzwecks (maßgeschneiderte "Systemlösungen"), insbesondere für hochtourig umlaufende Maschinenteile.
  • Rotordynamische Analyse, Auslegung und Simulation von schnell drehenden Maschinen.
  • Auslegung von verlustarmen, kostengünstigen permanentmagnetischen Drehstrom-Synchron-Motoren und -Wandlern.
  • Präzisions-Steuerungen für Mehrfach-Rotorsysteme mit externer Synchronisierung, einstellbaren Drehzahl- und Phasenbeziehungen und Kurzzeit-Stabilitäten bis zu 2 ns.
  • Entwicklung und Fertigung von Prototypen.

 

Entwicklung der permanentmagnetischen Lagerung im Forschungszentrum Jülich (FZJ)

Lizenzprodukte und Prototypen

[Publikationen]

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Literatur
K. Boden and J. K. Fremerey,
Industrial Realization of the "SYSTEM KFA-JÜLICH"
Permanent Magnet Bearing Lines,
[  mag92_pdf (PDF, 3 MB) ], Proceedings of the MAG'92 Magnetic
Bearings, Magnetic Drives and Dry Gas Seals Conference,
July 29-31, 1992, Alexandria, Virginia

Johan K. Fremerey,
Permanentmagnetische Lager,
 0b30_pdf (PDF, 3 MB) , Erstausgabe im Rahmen des Lehrgangs
"Luftlagerungen" an der Technischen Akademie Esslingen,
Februar 2000

 


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