DE10006228A1 - Vorrichtung zur magnetischen Lagerung einer Rotor-Welle - Google Patents
Vorrichtung zur magnetischen Lagerung einer Rotor-WelleInfo
- Publication number
- DE10006228A1 DE10006228A1 DE10006228A DE10006228A DE10006228A1 DE 10006228 A1 DE10006228 A1 DE 10006228A1 DE 10006228 A DE10006228 A DE 10006228A DE 10006228 A DE10006228 A DE 10006228A DE 10006228 A1 DE10006228 A1 DE 10006228A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- bearing part
- bearing
- rotor
- rotation
- axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C37/00—Cooling of bearings
- F16C37/005—Cooling of bearings of magnetic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/0408—Passive magnetic bearings
- F16C32/0436—Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part
- F16C32/0438—Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part with a superconducting body, e.g. a body made of high temperature superconducting material such as YBaCuO
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
- F16C2300/30—Application independent of particular apparatuses related to direction with respect to gravity
- F16C2300/32—Horizontal, e.g. bearings for supporting a horizontal shaft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Vorrichtung zur magnetischen Lagerung einer um eine Dreh-Achse (10) drehbaren Rotor-Welle gegen einen Stator mit mindestens einem Lager (13, 14), welches ein erstes Lager-Teil (22), das mit der Rotor-Welle verbunden ist, und ein zweites Lager-Teil (24) aufweist, das mit dem Stator verbunden ist, das das erste Lager-Teil(22) senkrecht zur Dreh-Achse (10) nur teilweise umgibt und das ein supraleitendes Material aufweist, wobei das erste Lager-Teil (22) gegenüber dem zweiten Lager-Teil (24) durch magnetische Kräfte beabstandet gehalten ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur magnetischen Lagerung einer
Rotor-Welle gegen einen Stator.
Aus der DE 44 36 831 C2 ist eine Vorrichtung zur magnetischen Lagerung
einer Rotor-Welle gegen einen Stator bekannt. Der Stator weist ein ringzy
lindrisches Lager-Teil mit einem ebenfalls ringzylindrisch ausgebildeten
Hochtemperatursupraleiter auf. Die Rotor-Welle weist ein zylinderförmiges
Lager-Teil auf, das in dem ortsfesten Lager-Teil aufgenommen ist. Das
drehbare Lager-Teil weist Permanentmagnetscheiben auf. Die Lagerung hat
den Nachteil, daß die Rotor-Welle nicht einfach ausgetauscht werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur magneti
schen Lagerung einer Rotor-Welle gegen einen Stator zu schaffen, bei der
die Rotor-Welle möglichst einfach ausgetauscht werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Der Kern
der Erfindung besteht darin, das mit dem Stator verbundene ortsfeste La
ger-Teil so auszugestalten, daß es das mit der Rotor-Welle verbundene
drehbare Lager-Teil nur teilweise umgibt, so daß die Rotor-Welle senkrecht
zur Drehachse der Rotor-Welle aus dem ortsfesten Lager-Teil gehoben
werden kann.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Be
schreibung von zwei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zei
gen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht der Erfindung gemäß ei
ner ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Erfindung gemäß der ersten Ausführungs
form,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie IV-IV in Fig. 2, und
Fig. 5 eine Teilansicht der Erfindung gemäß einer zweiten Ausführungs
form.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezug
nahme auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben. Eine Vorrichtung 1 dient der naß
chemischen und gasförmigen Behandlung von Gegenständen, insbesondere
von Silizium-Scheiben 2, die auch als Wafer bezeichnet werden, mit einem
Medium 3. Die Vorrichtung 1 weist einen mit dem Medium 3 gefüllten
oder zu füllenden Behälter 4 auf, in dem eine Träger-Einrichtung 5 zur
Aufnahme der Silizium-Scheiben 2 drehbar angeordnet ist. Die Träger-
Einrichtung 5 ist in zwei an den Stirnseiten 6, 7 des Behälters 4 angeord
neten Lagerblöcken 8, 9 gelagert. Hierzu sind an den gegenüberliegenden
Seiten der Träger-Einrichtung 5 konzentrisch zu einer im wesentlichen ho
rizontal verlaufenden Drehachse 10 ein Wellen-Stumpf 11 und ein Wellen-
Antriebs-Stumpf 12 vorgesehen, welche zusammen eine Welle bilden. Der
Wellen-Stumpf 11 und der Wellen-Antriebs-Stumpf 12 sind in in den La
gerblöcken 8 bzw. 9 vorgesehenen Lagern 13 bzw. 14 magnetisch gelagert.
In dem Lagerblock 9 ist ferner eine Antriebs-Einheit 15 zum Drehantrieb
der Welle vorgesehen.
Der Behälter 4 entspricht den zur Behandlung von Silizium-Scheiben 2
bekannten Behältern und ist aus einem hochkorrosionsbeständigen Kunst
stoff gefertigt. Die Behälter 4 können in Form eines Beckens zur Flüssig
keitsbehandlung oder einer Kammer zur Gas- oder Sprühbehandlung aus
gebildet sein. Zusätzlich ist der Behälter 4 auf seiner Innenseite mit einem
Behälter-Überzug 16 aus einem säureresistenten und chemisch möglichst
inerten Material, insbesondere PTFE oder PVDF versehen. Als Medium 3
werden in Abhängigkeit von dem Bearbeitungsschritt, dem die Silizium-
Scheiben 2 unterworfen werden sollen, verschiedene flüssige oder gasför
mige Substanzen verwendet.
Die Träger-Einrichtung 5 weist jeweils stirnseitig konzentrisch zur Dreh
achse 10 angeordnete, zueinander parallele Träger-Scheiben 17, 18 auf,
welche entlang ihres Umfangs über parallel zur Drehachse 10 verlaufende
Träger-Stäbe 19 verbunden sind. Die Träger-Stäbe 19 weisen Schlitze 20
auf, in die die Silizium-Scheiben 2 eingreifen und somit gehalten werden.
Es sind mindestens drei Träger-Stäbe 19 vorgesehen. Es können jedoch
auch zusätzlich weitere Träger-Stäbe 19 vorgesehen sein. Zur Bestückung
der Träger-Einrichtung 5 mit Silizium-Scheiben 2 können ein oder mehrere
Träger-Stäbe 19 entfernt werden. Die in der Träger-Einrichtung 5 fixierten
Silizium-Scheiben 2 sind konzentrisch zur Drehachse 10 und parallel zu
einander angeordnet. Hierdurch wird bei einer Drehung der Träger-
Einrichtung 5 um die Drehachse 10 in dem Medium 3 sichergestellt, daß
die Oberflächen der Silizium-Scheiben 2 möglichst gleichmäßig dem Me
dium 3 ausgesetzt werden und so keine Inhomogenitäten oder Fehlstellen
entstehen. Es können auch andere bekannte, unter anderem eingangs be
schriebene Träger-Einrichtungen verwendet werden. Die Lagerblöcke 8, 9
sind gegenüber einem Maschinen-Boden 21 abgestützt. Die Lager 13 und
14, die im wesentlichen gleich ausgebildet sind, weisen ein konzentrisch
zur Drehachse 10 auf dem Wellen-Stumpf 11 bzw. dem Wellen-Antriebs-
Stumpf 12 vorgesehenes erstes Lager-Teil 22 auf. In den Lagerblöcken 8
und 9 sind die ersten Lager-Teile 22 teilweise, insbesondere zu 50%, um
gebende, durch einen Lager-Spalt 23 voneinander getrennte zweite Lager-
Teile 24 vorgesehen. Der Lager-Spalt 23 weist typischerweise eine Breite
von 0,5 bis 10 mm auf.
Das erste Lager-Teil 22 weist den Wellen-Antriebs-Stumpf 12 konzentrisch
umgebende, mit diesem verbundene, entlang der Drehachse 10 benachbart
angeordnete, permanente Ringmagnete 25 auf, wobei jeweils einander be
nachbart angeordnete Ringmagnete 25 entweder ein anziehende (entgegen
gesetzte magnetische Polung) oder eine abstoßende Kraft (gleiche Pole)
oder eine Kombination aufweisen, so daß entlang der Drehachse 10 bei
spielsweise eine Abfolge entsteht S, N; N, S; S, N; N, S; . . ., wobei N für
den magnetischen Nordpol und S für den magnetischen Südpol steht. Die
Ringmagnete 25 sind aus SmCo, Sm2Co17 oder NdFeB hergestellt. Letzte
res erreicht die höchsten Energiedichten und einen Remanenzwert von 1,4
Tesla. Es können jedoch auch andere Materialien verwendet werden, die
als Permanentmagnete einen großen Magnetfluß besitzen. Zwischen den
Ringmagneten 25 sind Ringscheiben 26 mit großer Permeabilität vorgese
hen, so daß der magnetische Fluß im Lager-Spalt 23 im wesentlichen senk
recht zur Drehachse 10 verläuft. Die Ringscheiben 26 weisen typischerwei
se eine Dicke von 1 bis 2 mm auf. Das erste Lager-Teil 22 ist zum Schutz
gegen das im Lager-Spalt 23 befindliche Medium 3 mit einem Schutz-
Überzug 27 versehen, der aus demselben Material hergestellt ist, wie der
Behälter-Überzug 16. Die Ringmagnete 25, die Ringscheiben 26 sowie die
Stumpfe 11, 12 kommen somit mit dem Medium 3 nicht in Berührung.
Die zweiten Lager-Teile 24 weisen jeweils eine aus einem supraleitenden
Material gebildete, nach oben offene, parallel zur Drehachse 10 verlaufen
de Lager-Halbschale 28 auf, welche zur Aufrechterhaltung des supraleiten
den Zustands von einem Kühl-Mantel 28a umgeben ist, welcher mit einer
Kühl-Einrichtung 29 über eine Wärme-Abfuhr-Leitung 30 verbunden ist.
Bei dem supraleitenden Material handelt es sich um einen schmelztextu
rierten Hochtemperatursupraleiter der Zusammensetzung ReBa2Cu3Ox, wo
bei Re = Sm, Nd, Y ist. Die Herstellung schmelztexturierter Hochtempera
tursupraleiter ist in Werfel, Flögel - Delor, Wippich, "YBaCuO Large Scale
Melt Texturing in a Temperature Gradiant", Inst. Phys. Cont Ser. No. 158,
S. 821 ff., 1997 beschrieben, auf das hiermit verwiesen wird. Die kritische
Stromdichte ist größer als 30 kA/cm2. Die Korngrößen und Korngrenzen
erzeugen im Material besondere Hysterese- und Dämpfungseigenschaften.
Die Hochtemperatursupraleiter-Materialien weisen Kristalle mit einer radi
al ähnlichen Textur und eine Sprungtemperatur von bis zu 92 Kelvin
(entspr. -181°C) auf, so daß die Supraleiter-Materialien auch durch flüssi
gen Stickstoff unterhalb der Sprungtemperatur gehalten werden können. Es
können auch andere Supraleiter-Materialien verwendet werden.
Die Kühl-Einrichtung 29 weist einen geschlossenen Kryostaten auf, der
nach dem Stirlingprinzip arbeitet. Es ist auch möglich, Kältemaschinen
vorzusehen, die nach dem Gifford-McMahon- oder dem Pulse-Tube-
Verfahren arbeiten. Die Wärme-Abfuhr-Leitung 30 und der Kühl-Mantel
28a bestehen aus einem sehr gut wärmeleitenden Material, insbesondere
Kupfer. Die Lager-Halbschale 28, der Kühl-Mantel 28a und die Wärme-
Abführ-Leitung 30 sind durch einen Zwischen-Raum 31 getrennt von ei
nem in dem Lagerblock 8 bzw. 9 eingebetteten Zwischen-Gehäuse 32 um
geben. Zur Erhöhung der Isolation der Lager-Halbschale 28 gegenüber der
Umgebung ist der Zwischen-Raum 31 evakuiert. Der Gas-Restdruck im
Zwischen-Raum 31 ist kleiner als 102 Pascal. Zur Absorption von Rest
gasmolekülen sind in dem Kühl-Mantel 28a Aktivkohle-Zellen 33 vorgese
hen, die durch die Absorption von Gasmolekülen beim Abkühlen die Qua
lität des Vakuums erhöhen. Das zweite Lager-Teil 24 und insbesondere die
Lager-Halbschale 28 weisen einen U-förmigen Querschnitt mit einer Ver
tiefung 34 auf, die das erste Lager-Teil 22 aufnimmt. Zumindest im Bereich
der Vertiefung 34 weist das Zwischen-Gehäuse 32 einen Schutz-Überzug
35 auf, der aus demselben Material besteht, wie der Schutz-Überzug 27.
Zur präzisen Aufrechterhaltung der Form des Lager-Spalts 23 sowie des
einen Teil des Zwischen-Raums 31 bildenden Vakuum-Spalts 36 zwischen
Schutz-Überzug 35 und Lager-Halbschale 28 ist das Zwischen-Gehäuse 32
in diesem Bereich mit einer Stützschicht 37 versehen, welche aus einem
glasfaserverstärkten oder kohlefaserverstärkten Kunststoff besteht. Durch
diese Anordnung ist es möglich, im Bereich des Lagerspalts über eine
Strecke von wenigen Millimetern eine Isolation für einen Temperaturgra
dienten von 250 Kelvin und mehr aufrechtzuerhalten, so daß zum einen die
supraleitende Lager-Halbschale 28 unterhalb der Sprungtemperatur gehal
ten wird und zum anderen das Medium 3 im Lager-Spalt 23 nicht einfriert.
Die benachbart zum Lager 14 angeordnete Antriebs-Einheit 15 weist einen
in einem Stator-Block 38 angeordneten Stator 39 sowie einen mit dem
Wellen-Antriebs-Stumpf 12 einteilig ausgebildeten Rotor 40 auf. Der Stator
39 weist einen im Querschnitt kreissektorförmigen nach oben offenen
Spulen-Kern 41 mit radial zur Drehachse 10 nach innen vorstehenden
Spulen-Zapfen 42, die einteilig mit dem Spulen-Kern 41 ausgebildet sind,
auf. Die Spulen-Zapfen 42 sind von Antriebs-Spulen 43 mit Anschlüssen
44 derart umwickelt, daß die durch die Antriebs-Spulen 43 erzeugten Ma
gnetfelder im wesentlichen radial zur Drehachse 10 verlaufen. Die An
schlüsse 44 sind in bekannter Weise mit einer Stromversorgungs-/Steuer-
Einrichtung verbunden. Der Rotor 40 weist einen den Stumpf 12 konzen
trisch umgebenden Rotor-Mantel 45 auf, in den permanente Stab-Magnete.
46 mit abwechselnder Polung eingesetzt sind, so daß entlang des Umfangs
eine Polungsfolge N, S, N, S, . . . entsteht. Die durch die permanenten Stab-
Magnete 46 erzeugten Magnetfelder verlaufen im wesentlichen radial zur
Drehachse 10. Als Material für die Stab-Magneten 46 kann dasselbe Mate
rial wie ihr die Ringmagneten 25 gewählt werden. Der Rotor 40 kann einen
Kurzschlußläufer tragen. Die elektrische Ansteuerung der einander benach
barten Antriebs-Spulen 43 erfolgt in zeitlicher Abfolge in der Weise, daß
das durch eine Antriebs-Spule 43 erzeugte Magnetfeld den Rotor 40 in ei
ner Dreh-Richtung 47 abstößt und gleichzeitig das durch die in Dreh-
Richtung 47 nachgeordnete Antriebs-Spule 43 erzeugte Magnetfeld den
Rotor 40 anzieht. Auf diese Weise wird ein Drehmoment auf den Rotor 40
übertragen. Dieses Prinzip ist von normalen Drehstrom-Motoren bekannt.
Alternativ kann auch ein anderer Drehstrom-Antrieb verwendet werden,
mit der Besonderheit, daß die Antriebsspule einseitig offen ist, so daß der
Wellen-Antriebs-Stumpf 12 nach oben herausgenommen werden kann.
Im folgenden wird die Funktionsweise der Vorrichtung 1 beim Betrieb und
insbesondere die Funktionsweise der Lager 13 und 14 beschrieben. An
fänglich befindet sich die Einheit aus Träger-Einrichtung 5 sowie Wellen-
Stumpf 11 und Wellen-Antriebs-Stumpf 12 von einem Roboterarm (nicht
gezeigt) gehalten außerhalb des Behälters 4 und der zweiten Lager-Teile
24. In dieser Position wird die Träger-Einrichtung 5 mit Silizium-Scheiben
2 bestückt, indem ein oder mehrere Stäbe 19 entfernt, die Silizium-
Scheiben 2 eingesetzt und anschließend die Silizium-Scheiben 2 durch
Schließen der Träger-Stäbe 19 arretiert werden. Nun wird die Einheit aus
Träger-Einrichtung 5 sowie Wellen-Stumpf 11 und Wellen-Antriebs-
Stumpf 12 durch den Roboterarm in die in Fig. 2 gezeigte Position gehoben
und mechanisch in einer sogenannten Einfrier-Position gehalten. Anschlie
ßend werden die Lager-Halbschalen 28 auf eine Temperatur unterhalb der
Sprungtemperatur des supraleitenden Materials abgekühlt. Danach wird die
Träger-Einrichtung 5 durch den Roboterarm freigegeben und "schwebt"
getrennt durch einen Lager-Spalt 23 in den zweiten Lager-Teilen 24. Dies
ist die Folge einer diamagnetischen Wechselwirkung, daß unter dem Ein
fluß eines äußeren Magnetfelds in der supraleitenden Lager-Halbschale 28
charakteristische Ströme angeworfen werden, die einen genau entgegenge
richteten Magnetfluß erzeugen. Da die angeworfenen Ströme im wesentli
chen widerstandslos kontinuierlich fließen und selber wiederum ein ge
genläufiges Magnetfeld erzeugen, welches das Magnetfeld der Ringma
gnete 25 abstößt, arbeitet das System im wesentlichen leistungslos. Auf
diese Weise stoßen sich das erste Lager-Teil 22 und das zweite Lager-Teil
24 voneinander ab. Veränderungen der Position erzeugen rücktreibende
magnetische Kräfte. Durch die Anordnung mehrerer Ringmagnete 25 ent
lang der Drehachse 10 ist die Welle mit einer Steifigkeit sowohl axial als
auch radial bezüglich der Drehachse 10 gelagert. Die Lager 13, 14 besitzen
eine axiale und radiale Lagersteifigkeit von jeweils mehr als 80 N/mm, ins
besondere von über 200 N/mm. Verschiebungen in axialer oder radialer
Richtung erzeugen durch die Fixierung des Magnetflusses im Supraleiter,
dem sogenannten Pinningeffekt, Gegenkräfte mit der Tendenz zur Rück
stellung des ersten Lager-Teils 22 in die Ausgangslage, was als Schlüssel-
Schloß-Prinzip bezeichnet wird. Dies erklärt die hohe Lagersteifigkeit und
automatische Zentrierung des ersten Lager-Teils 22 relativ zum zweiten
Lager-Teil 24. Die Lager 13, 14 dämpfen Schwingungen der Welle in ei
nem Frequenzbereich von 0,1 Hz bis 1 kHz. Die Lagerung erlaubt Dreh
zahlen von bis zu 10000 min-1. Das Gewicht der gelagerten Einheit kann 20 kg
und mehr betragen. Durch die berührungslose Lagerung unterliegen die
Lager 13, 14 keinem Verschleiß. Die Lager 13, 14 besitzen eine intrinsi
sche Dämpfungscharakteristik, da geringe Änderungen des Magnetflusses
etwa in der radialen Magnetisierung der Ringmagnete 25 im supraleitenden
Material Wirbelströme und Bewegungen des Vortexgitters erzeugen. Die
entstehenden Energien werden im Supraleiter freigesetzt und dämpfen so
mit Oszillationen der Welle. Die Lager 13, 14 funktionieren passiv, d. h.
ohne elektronische Regelung, und sind damit ausfallsicher und wartungs
frei. In einer weiteren Methode zum Entfernen der Einheit aus Träger-
Einrichtung 5 sowie Stümpfen 11, 12 wird die Kühl-Einrichtung 29 der
Lager-Halbschalen 28 kurzzeitig deaktiviert, nachdem diese Einheit durch
einen Roboterarm erfaßt worden ist. Die Temperatur der Lager-
Halbschalen 28 steigt in die Nähe der Sprungtemperatur. Damit einher geht
eine Reduktion der magnetischen Kräfte, ohne daß der Schwebezustand der
Einheit beeinträchtigt wird, welche jetzt leichter aus den zweiten Lager-
Teilen 24 herausgehoben werden kann, um die bearbeiteten Silizium-
Scheiben 2 zu entfernen. Der besondere praktische Wert liegt in der einfa
chen Entfernung und Wiedereinsetzung der Trägereinrichtung 5 in die La
ger-Teile 24. Hierzu bedarf es keiner Schalt- oder Regelfunktionen im La
gerbereich.
Durch die berührungs- und reibungsfrei arbeitenden Lager 13, 14 wird die
sonst durch Lagerabrieb entstehende Zahl von Fremdpartikeln im Medium
3, welche die Qualität der Silizium-Scheiben 2 beeinträchtigen, stark redu
ziert. Somit kann für die Silizium-Scheiben 2 eine rotierende Behandlung
durchgeführt werden, welche den Vorteil einer hohen Homogenität der ab
laufenden flüssigen, festen oder gasförmigen Prozesse auf der Oberfläche
der Silizium-Scheiben 2 besitzt. Ein weiterer Vorteil der Drehung der Sili
zium-Scheiben 2 liegt in der Vermeidung von Bläschenhaftung auf der
Oberfläche, welche sonst dazu führt, daß die flüssigen oder gasförmigen
Medien an dieser Stelle die Oberfläche nicht angreifen können und Fehl
stellen entstehen.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 eine zweite Ausführungs
form der Erfindung beschrieben. Identische Teile werden mit denselben
Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform versehen; verschiedene,
jedoch funktionell gleichartige Teile werden mit denselben Bezugszeichen
mit einem hochgesetzten Strich versehen. Ansonsten wird auf die Be
schreibung zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen. Die zweite Ausfüh
rungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich
durch den Aufbau der Antriebs-Einheit 15'. Am in Fig. 5 rechten Ende des
Wellen-Antriebs-Stumpfes 12' ist eine senkrecht zur Drehachse 10 verlau
fende Hysterese-Scheibe 48 aus einem Material mit einer ausgeprägten Hy
sterese-Kurve vorgesehen. Benachbart hierzu ist eine über eine Stütze 49
gegenüber dem Maschinen-Boden 21 abgestützte, konzentrisch zur Dreh
achse 10 verlaufende, als Spulen-Ring 50 ausgebildete Spulen-Einheit mit
Drehstromwicklung vorgesehen. Der Spulen-Ring 50 weist einen Ring-
Kern 51 auf, welcher an verschiedenen, gleichmäßig über den Ring-Kern
51 verteilten Positionen mit Antriebs-Spulen 43' umwickelt ist. Zum Schutz
vor dem Medium 3 sind Ring-Kern 51 und Antriebs-Spulen 43' mit einem
Schutz-Überzug 52 versehen, welcher aus demselben Material gefertigt ist,
wie der Schutz-Überzug 27. Selbiges gilt für den Stumpf 12' und die Schei
be 48. Die Funktionsweise eines derartigen Antriebs ist bekannt. Beim
Ummagnetisieren von hysteretischem Eisen tritt zwischen erregender ma
gnetischer Feldstärke und magnetischer Induktion eine Phasenverschiebung
auf. Diese hängt mit der geometrischen Form der Hysterese-Schleife zu
sammen und hängt darüber hinaus von der Amplitude der Wechselerregung
ab. Dieses Prinzip macht sich der Hysterese-Antrieb gemäß Fig. 5 zunutze.
Die Hysterese-Scheibe 48 ist als massive Scheibe ausgebildet und läßt sich
gut ummanteln. Es ist auch möglich, die Hysterese-Scheibe 48 als Rohr
auszubilden. Im Anlauf verhält sich der Hysterese-Antrieb wie ein Asyn
chronmotor; ist die Nenndrehzahl erreicht, ergibt sich ein Synchronlauf.
Der Vorteil dieses Antriebs besteht vor allem darin, daß keine Stab-
Magneten 46 benötigt werden und ein Synchronantrieb aufgebaut werden
kann.
Claims (10)
1. Vorrichtung zur magnetischen Lagerung einer um eine Dreh-Achse
(10) drehbaren Rotor-Welle gegen einen Stator mit mindestens ei
nem Lager (13, 14), welches aufweist
- a) ein erstes Lager-Teil (22), das mit der Rotor-Welle verbunden ist, und
- b) ein zweites Lager-Teil (24),
- a) das mit dem Stator verbunden ist,
- b) das das erste Lager-Teil (22) senkrecht zur Dreh-Achse (10) nur teilweise umgibt und
- c) das ein supraleitendes Material aufweist,
- c) wobei das erste Lager-Teil (22) gegenüber dem zweiten La ger-Teil (24) durch magnetische Kräfte beabstandet gehalten ist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
zweite Lager-Teil (24) als Lager-Halbschale (28) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Lager-Teil (24) nach oben offen ist.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
zweite Lager-Teil (24) eine im Querschnitt senkrecht zur Dreh-
Achse (10) U-förmige Ausnehmung zur Aufnahme des ersten Lager-
Teils (22) aufweist.
5. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das supraleitende Material ein Schmelz
texurierter Hochtemperatursupraleiter ist.
6. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste Lager-Teil (22) zylinderförmig aus
gebildet ist.
7. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste Lager-Teil (22) permanente Ringma
gnete (25) aufweist.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ringmagnete (25) konzentrisch zur Drehachse (10) und benachbart
zueinander angeordnet sind.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß je
weils benachbarte Ringmagnete (25) eine entgegengesetzte magneti
sche Polung aufweisen.
10. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Antriebseinheit (15; 15') zum Antrieb der
Welle vorgesehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10006228A DE10006228A1 (de) | 1999-04-27 | 2000-02-11 | Vorrichtung zur magnetischen Lagerung einer Rotor-Welle |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19918922 | 1999-04-27 | ||
DE10006228A DE10006228A1 (de) | 1999-04-27 | 2000-02-11 | Vorrichtung zur magnetischen Lagerung einer Rotor-Welle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10006228A1 true DE10006228A1 (de) | 2000-11-02 |
Family
ID=7905905
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19959299A Withdrawn DE19959299A1 (de) | 1999-04-27 | 1999-12-09 | Behandlungsvorrichtung für Silizium-Scheiben |
DE10006228A Withdrawn DE10006228A1 (de) | 1999-04-27 | 2000-02-11 | Vorrichtung zur magnetischen Lagerung einer Rotor-Welle |
DE50003903T Expired - Fee Related DE50003903D1 (de) | 1999-04-27 | 2000-04-13 | Behandlungsvorrichtung für silizium-scheiben |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19959299A Withdrawn DE19959299A1 (de) | 1999-04-27 | 1999-12-09 | Behandlungsvorrichtung für Silizium-Scheiben |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE50003903T Expired - Fee Related DE50003903D1 (de) | 1999-04-27 | 2000-04-13 | Behandlungsvorrichtung für silizium-scheiben |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (3) | DE19959299A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010004904A1 (de) | 2010-01-19 | 2011-09-15 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Permanentmagnetisches Lager mit supraleitendem Hilfslager |
DE102014001528A1 (de) * | 2014-02-07 | 2015-08-13 | Festo Ag & Co. Kg | Achsanordnung |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE20318389U1 (de) * | 2003-11-27 | 2004-02-26 | Nexans | Magnetische Lagerung |
WO2016184512A1 (de) * | 2015-05-20 | 2016-11-24 | Festo Ag & Co. Kg | Ventilvorrichtung |
DE102022109175A1 (de) | 2022-04-14 | 2023-10-19 | Ilmenauer Mechatronik GmbH | Arbeitstisch und Verfahren zu dessen Ausrichtung |
CN114810828B (zh) * | 2022-06-02 | 2024-03-19 | 中国科学院电工研究所 | 一种超导磁悬浮转子支承磁场整形装置 |
-
1999
- 1999-12-09 DE DE19959299A patent/DE19959299A1/de not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-02-11 DE DE10006228A patent/DE10006228A1/de not_active Withdrawn
- 2000-04-13 DE DE50003903T patent/DE50003903D1/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010004904A1 (de) | 2010-01-19 | 2011-09-15 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Permanentmagnetisches Lager mit supraleitendem Hilfslager |
DE102014001528A1 (de) * | 2014-02-07 | 2015-08-13 | Festo Ag & Co. Kg | Achsanordnung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE50003903D1 (de) | 2003-11-06 |
DE19959299A1 (de) | 2000-11-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10042962C1 (de) | Magnetlager zur Lagerung einer drehbaren Welle unter Verwendung von Hoch-T¶c¶-Supraleitermaterial | |
DE3781364T2 (de) | Magnetisches kuehlgeraet und kuehlverfahren mit waermeuebertragung durch leitung. | |
DE4335848C2 (de) | Kühlanordnung für eine Transversalflußmaschine | |
DE10124193A1 (de) | Magnetlager | |
EP3491724B1 (de) | Rotor mit spulenanordnung und wicklungsträger | |
DE69831934T2 (de) | Verbesserungen bei hochgeschwindigkeits - rotorwellen | |
DE4436831C2 (de) | Magnetische Lagerung einer Rotorwelle unter Verwendung von Hoch-T¶c¶-Supraleitermaterial | |
DE3409047A1 (de) | Magnetlager zur dreiachsigen lagerstabilisierung von koerpern | |
EP1038114B1 (de) | Magnetlager und dessen anwendung | |
EP0598183A1 (de) | Stromgewinnungsanlage | |
DE10216865A1 (de) | Wärmebehandlungsofen mit Magnetfeld sowie Wärmebehandlungsverfahren unter Verwendung desselben | |
DE19727550C2 (de) | Magnetische Lagerung eines Rotors in einem Stator | |
EP1173883B1 (de) | Behandlungsvorrichtung für silizium-scheiben | |
DE19643844C1 (de) | Supraleitendes Magnetlager in Modulbauweise | |
EP2603968A2 (de) | Vorrichtung und verfahren zum gedämpften, berührungslosen lagern einer kühlmittelzuführung für supraleitende maschinen | |
DE10006228A1 (de) | Vorrichtung zur magnetischen Lagerung einer Rotor-Welle | |
DE10358341B4 (de) | Vorrichtung zum Lagern einer Kühlmittelzuführung für supraleitende Maschinen | |
DE10050371A1 (de) | Vorrichtung mit im kryogenen Temperaturbereich ferromagnetischem und mechanisch belastbarem Bauteil | |
DE19938079C1 (de) | Supraleitendes Magnetlagermodul | |
DE102006032344B3 (de) | Synchronmaschine | |
US6005460A (en) | High temperature superconductor magnetic clamps | |
DE10120623B4 (de) | Zentrifuge mit einem zur Aufnahme von Zentrifugiergut vorgesehenen Rotor | |
DE9403202U1 (de) | Magnetische Lagerungseinrichtung mit Hoch-Tc-Supraleitermaterial | |
DE102005030606A1 (de) | Maschine mit einem Rotor und einer supraleitenden Feldwicklung | |
EP1172575A2 (de) | Zentrifuge mit einem zur Aufnahme von Zentrifugiergut vorgesehenen Rotor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |