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Magnetisierungseinrichtung fuer supraleitende Magnetlager

IP.com Disclosure Number: IPCOM000181979D
Original Publication Date: 2009-May-12
Included in the Prior Art Database: 2009-May-12
Document File: 4 page(s) / 183K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Elektrische Maschinen koennen beruehrungsfrei durch aktive oder passive Magnetlager gelagert werden. Die Anforderungen an solche Lager sind eine positive Steifigkeit zur Stabilisierung des Rotors im Arbeitspunkt, eine ausreichende Tragkraft zur Aufnahme statischer Lasten (Rotorgewicht) sowie eine genuegende Daempfung zur Schwingungsberuhigung. Eine Variante passiver Magnetlager sind supraleitende HTS- Magnetlager (HTS: Hochtemperatursupraleiter). Der Vorteil solcher Lager liegt in der komplett passiven Stabilisierung des Rotors und der damit einhergehenden Ausfallsicherheit. Nachteilig ist die geringe spezifische Tragkraft, die solche Lager bisher erreichen. Denn waehrend HTS- Magnetlager fuer Rotoren bis zu einer Masse von 500 kg bereits existieren, so sind fuer schwerere Rotoren mit horizontaler Lage bisher noch keine passiven Magnetlagerungen realisiert. Derartige Rotoren werden heutzutage mit aktiven Magnetlagern ausgeruestet. Nachteilig dabei ist der entsprechende Regelungsaufwand. Ausserdem sind immer Fanglager notwendig, um den Absturz des Rotors bei einem Ausfall der Elektronik zu beherrschen. Bisher werden nur HTS- Magnetlager gebaut, die aus einer Kombination von supraleitendem Material und Permanentmagneten bestehen. Kraefte entstehen dadurch, dass das supraleitende Material den magnetischen Fluss der Permanentmagnete abstoesst. Das bedeutet, dass die erreichbaren Kraefte durch das Feld der Permanentmagnete limitiert sind. Damit sind HTS- Magnetlager nicht fuer grosse elektrische Maschinen mit schweren Rotoren einsetzbar.

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Magnetisierungseinrichtung fuer supraleitende Magnetlager

Idee: Dr. Matthias Lang, DE-Berlin; Jason Bryslawskyj, DE-Berlin

Elektrische Maschinen koennen beruehrungsfrei durch aktive oder passive Magnetlager gelagert werden. Die Anforderungen an solche Lager sind eine positive Steifigkeit zur Stabilisierung des Rotors im Arbeitspunkt, eine ausreichende Tragkraft zur Aufnahme statischer Lasten (Rotorgewicht) sowie eine genuegende Daempfung zur Schwingungsberuhigung.

Eine Variante passiver Magnetlager sind supraleitende HTS- Magnetlager (HTS: Hochtemperatursupraleiter). Der Vorteil solcher Lager liegt in der komplett passiven Stabilisierung des Rotors und der damit einhergehenden Ausfallsicherheit. Nachteilig ist die geringe spezifische Tragkraft, die solche Lager bisher erreichen. Denn waehrend HTS- Magnetlager fuer Rotoren bis zu einer Masse von 500 kg bereits existieren, so sind fuer schwerere Rotoren mit horizontaler Lage bisher noch keine passiven Magnetlagerungen realisiert. Derartige Rotoren werden heutzutage mit aktiven Magnetlagern ausgeruestet. Nachteilig dabei ist der entsprechende Regelungsaufwand. Ausserdem sind immer Fanglager notwendig, um den Absturz des Rotors bei einem Ausfall der Elektronik zu beherrschen. Bisher werden nur HTS- Magnetlager gebaut, die aus einer Kombination von supraleitendem Material und Permanentmagneten bestehen. Kraefte entstehen dadurch, dass das supraleitende Material den magnetischen Fluss der Permanentmagnete abstoesst. Das bedeutet, dass die erreichbaren Kraefte durch das Feld der Permanentmagnete limitiert sind. Damit sind HTS- Magnetlager nicht fuer grosse elektrische Maschinen mit schweren Rotoren einsetzbar.

Zur Realisierung eines in allen Freiheitsgraden stabilen passiven Magnetlagers mit hoher spezifischer Tragkraft wird vorgeschlagen das HTS- Magnetlager nun mit kurzgeschlossenen supraleitenden Spulen zu versehen. Alternativ kann auch supraleitendes Material in Form von Bloecken oder Kacheln verwendet werden (siehe Abbildung 1). Zusaetzlich ist ein Erregersystem vorhanden, bestehend aus aktiven Magneten, die eine induktive Kopplung zum S...