DE10006228A1 - Vorrichtung zur magnetischen Lagerung einer Rotor-Welle - Google Patents

Vorrichtung zur magnetischen Lagerung einer Rotor-Welle

Info

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Withdrawn
Application number
DE10006228A
Other languages
English (en)
Inventor
Frank Werfel
Juergen Seeberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Decker & Co KG Geb GmbH
Original Assignee
Decker & Co KG Geb GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Decker & Co KG Geb GmbH filed Critical Decker & Co KG Geb GmbH
Priority to DE10006228A priority Critical patent/DE10006228A1/de
Publication of DE10006228A1 publication Critical patent/DE10006228A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C37/00Cooling of bearings
    • F16C37/005Cooling of bearings of magnetic bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/0408Passive magnetic bearings
    • F16C32/0436Passive 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
    • F16C32/0438Passive 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/30Application independent of particular apparatuses related to direction with respect to gravity
    • F16C2300/32Horizontal, 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.
DE10006228A 1999-04-27 2000-02-11 Vorrichtung zur magnetischen Lagerung einer Rotor-Welle Withdrawn DE10006228A1 (de)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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