DE102016219596A1 - The magnetic bearing assembly - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Magnetlageranordnung (1) zur Lagerung eines Rotors (2) einer Rotationsmaschine, umfassend einer als elektromagnetisches Lager ausgebildetes Lager, insbesondere Radiallager (3), wobei das Llager (3) wenigstens einen Stator (4) und ein auf dem Rotor (2) drehfest aufgebrachtes, aus mehreren ringförmigen Elementen (6, 7) ausgebildetes ferromagnetisches Paket (5) umfasst. Wenigstens ein ringförmiges Element (6) ist aus einem ferromagnetischen Material mit kristalliner Struktur und wenigstens ein ringförmiges Element (7) ist aus einem ferromagnetischen Material mit amorpher Struktur ausgebildet. Durch die Verwendung von ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur kann die Tragfähigkeit der Magnetlageranordnung deutlich gegenüber dem Stand der Technik verbessert werden. The invention relates to a magnetic bearing arrangement (1) for mounting a rotor (2) of a rotary machine, comprising a bearing designed as an electromagnetic bearing, in particular radial bearing (3), wherein the bearing (3) at least one stator (4) and one on the rotor ( 2) rotatably mounted, comprising a plurality of annular elements (6, 7) formed ferromagnetic package (5). At least one annular member (6) is made of a ferromagnetic material having a crystalline structure, and at least one annular member (7) is formed of a ferromagnetic material having an amorphous structure. By using ferromagnetic material with amorphous structure, the bearing capacity of the magnetic bearing assembly can be significantly improved over the prior art.

Figure DE102016219596A1_0001
Figure DE102016219596A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetlageranordnung zur Lagerung eines Rotors einer Rotationsmaschine, umfassend ein als elektromagnetisches Lager ausgebildetes Lager, insbesondere Radiallager, wobei das Lager wenigstens einen Stator und ein auf dem Stator drehfest aufgebrachtes, aus mehreren ringförmigen Elementen ausgebildetes ferromagnetisches Paket umfasst. The invention relates to a magnetic bearing arrangement for mounting a rotor of a rotary machine, comprising a designed as an electromagnetic bearing bearing, in particular radial bearings, wherein the bearing comprises at least one stator and a rotatably mounted on the stator, formed of a plurality of annular elements ferromagnetic package.

Rotoren von Rotationsmaschinen wie beispielsweise Gas- oder Dampfturbinen werden bislang überwiegend mittels hydrodynamischer Geitlager gelagert. Aufgrund der hydrodynamischen Lagerung des Rotors kommt es zu hohen Reibungsverlusten und damit zu einer Reduzierung des Wirkungsgrades der Rotationsmaschine. Aus diesem Grund werden bei kleineren Rotationsmaschinen zunehmend Magnetlagerungen eingesetzt. Bei den Magnetlagerungen handelt es sich meist um elektromagnetische Lager. Grundsätzlich bieten Magnetlager den großen Vorteil, dass sie im Wesentlichen eine reibungsfreie Lagerung des Rotors ermöglichen und damit zu einer wesentlichen Wirkungsgradsteigerung beitragen. Darüber hinaus kann auf die Ölversorgung der Lager verzichtet werden, wodurch ein hoher konstruktiver Aufwand entfällt. Die ölfreie Lagerung bietet darüber hinaus insbesondere für Anwendungsfälle wo eine Brandlast zu vermeiden ist, große Vorteile. Rotors of rotary machines such as gas or steam turbines are currently stored mainly by means of hydrodynamic Geitlager. Due to the hydrodynamic bearing of the rotor, it comes to high friction losses and thus to a reduction in the efficiency of the rotary machine. For this reason, magnetic bearings are increasingly used in smaller rotary machines. The magnetic bearings are usually electromagnetic bearings. Basically, magnetic bearings offer the great advantage that they essentially allow a frictionless mounting of the rotor and thus contribute to a significant increase in efficiency. In addition, can be dispensed with the oil supply of the bearing, which eliminates a high design effort. The oil-free storage also offers great benefits especially for applications where a fire load is to be avoided.

Einem Einsatz von Magnetlagern bei größeren Rotationsmaschinen steht allerdings die derzeit noch begrenzte Tragfähigkeit der Magnetlager entgegen. Um die Tragfähigkeit der Magnetlager zu erhöhen, ist mit den derzeit vorhandenen Werkstoffen, eine Vergrößerung der Wirkfläche, d.h. des Durchmessers und/oder der axialen Länge der Magnetlager notwendig. Eine solche Vergrößerung der Wirkfläche ist in vielen Fällen konstruktionsbedingt nicht möglich. Zudem würde eine solche Vergrößerung der Wirkfläche die Kosten für das elektromagnetische Lager deutlich erhöhen. Eine nicht vorveröffentlichte Anmeldung der Anmelderin sieht daher vor, das ferromagnetische Paket mit einem ferromagnetischen Material mit amorpher Struktur auszubilden. Diese ferromagnetischen Materialien werden auch als metallische Gläser bezeichnet. Im Gegensatz zu dem üblicherweise verwendeten Material aus einer Fe-Si-Legierung weisen metallische Gläser keine kristalline Struktur, sondern eine amorphe Struktur auf. Aufgrund ihrer amorphen Struktur besitzen metallische Gläser eine sehr hohe Permeabilität, die deutlich über denen der Fe-Si-Bleche liegt. Die Permeabilität von metallischen Gläsern liegt bei etwa μr > 10.000 bis 500.000 und damit um den Faktor 5–10 über denen der Fe-Si-Werkstoffe. Darüber hinaus ist die elektrische Leitfähigkeit der metallischen Gläser deutlich eingeschränkt gegenüber ferromagnetischen Metallen mit kristallinen Strukturen, sodass Wirbelströme zwischen den einzelnen ringförmigen Elementen (Blechen) nur bedingt fließen können. Aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften, insbesondere der geringen Duktilität und des geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten eignen sich metallische Gläser jedoch nur bedingt für den Einsatz bei elektromagnetischen Lagern. However, the use of magnetic bearings in larger rotary machines is precluded by the currently still limited carrying capacity of the magnetic bearings. To increase the carrying capacity of the magnetic bearing, with the currently existing materials, an increase in the effective area, ie the diameter and / or the axial length of the magnetic bearing necessary. Such an enlargement of the effective area is in many cases not possible by design. In addition, such an increase in the effective area would significantly increase the cost of the electromagnetic bearing. A not previously published application of the Applicant therefore provides to form the ferromagnetic package with a ferromagnetic material having an amorphous structure. These ferromagnetic materials are also referred to as metallic glasses. In contrast to the commonly used Fe-Si alloy material, metallic glasses have no crystalline structure but an amorphous structure. Due to their amorphous structure, metallic glasses have a very high permeability, which is significantly higher than that of the Fe-Si sheets. The permeability of metallic glasses is about μ r > 10,000 to 500,000 and thus by a factor of 5-10 that of the Fe-Si materials. In addition, the electrical conductivity of the metallic glasses is significantly limited compared to ferromagnetic metals with crystalline structures, so that eddy currents between the individual annular elements (sheets) can flow only conditionally. Due to their mechanical properties, in particular the low ductility and the low thermal expansion coefficient, however, metallic glasses are only of limited suitability for use in electromagnetic bearings.

Ausgehend vom zuvor beschriebenen Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden und eine Anwendung von ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur für eine Magnetlageranordnung zu ermöglichen. Starting from the above-described prior art, it is an object of the present invention to overcome the disadvantages of the prior art and to enable an application of ferromagnetic material with amorphous structure for a magnetic bearing assembly.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1. The object is solved by the features of independent claim 1.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung, die einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind Gegenstand der Unteransprüche. Further embodiments of the invention, which are used individually or in combination with each other, are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Magnetlageranordnung zur Lagerung eines Rotors einer Rotationsmaschine, umfassend ein als elektromagnetisches Lager ausgebildetes Lager, insbesondere Radiallager, wobei das Lager wenigstens einen Stator und ein auf dem Stator drehfest aufgebrachtes, aus mehreren ringförmigen Elementen ausgebildetes, ferromagnetisches Paket umfasst, zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein ringförmiges Element aus einem ferromagnetischen Material mit kristalliner Struktur und wenigstens ein ringförmiges Element aus einem ferromagnetischen Material mit amorpher Struktur besteht. The magnetic bearing arrangement according to the invention for supporting a rotor of a rotary machine, comprising a bearing designed as an electromagnetic bearing, in particular radial bearings, wherein the bearing comprises at least one stator and a ferromagnetic package formed rotatably on the stator and formed of a plurality of annular elements, characterized in that at least one annular element consists of a ferromagnetic material with a crystalline structure and at least one annular element consists of a ferromagnetic material with an amorphous structure.

Durch die Verwendung von ringförmigen Elementen aus ferromagnetischen Material mit kristalliner Struktur und ringförmigen Elementen mit ferromagnetischen Material mit amorpher Struktur (metallische Gläser), können die Vorteile beider Materialien genutzt und miteinander kombiniert werden. Somit lässt sich ein aus mehreren ringförmigen Elementen ausgebildetes ferromagnetisches Paket ausbilden, welches eine hohe Permeabilität bei guten mechanischen Eigenschaften, insbesondere einer hinreichenden Duktilität, aufweist. By using annular elements of ferromagnetic material with crystalline structure and annular elements with ferromagnetic material with amorphous structure (metallic glasses), the advantages of both materials can be exploited and combined. Thus, it is possible to form a ferromagnetic package formed from a plurality of annular elements, which has a high permeability with good mechanical properties, in particular a sufficient ductility.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mindestens eine der auf das ferromagnetische Paket einwirkenden Beanspruchungen im Wesentlichen von den ringförmigen Elementen mit kristalliner Struktur aufgenommen werden. Unter Beanspruchungen sind hier allgemein Betriebs- und Sonderlasten zu verstehen, welche üblicherweise am elektromagnetischen Lager auftreten. Dies können beispielsweise Fliehkräfte, Magnetkräfte, Montagekräfte, Querkontraktion, thermische Dehnung und Differenzdehnungen, Schrumpfspannungen, Wirbelströme, Einwirkungen magnetischen Flusses, Erwärmungen oder nur in Sonderfällen z. B. Überdrehzahl, Anstreifen, Unwuchtkräfte, Temperaturüberschreitungen, Temperaturdifferenzen oder Anrisse sein. Beanspruchungen sind in dieser Aufstellung also Kräfte (Momente), Spannungen, Dehnungen, elektrische Effekte oder bestimmte Lastfälle. Diese Beanspruchungen, die normalerweise zu einem spröden Versagen der metallischen Gläser führen würden, und so einem Einsatz von metallischen Gläsern bei einer Magnetlageranordnung entgegenstehen würden, werden erfindungsgemäß von den ringförmigen Elementen aus dem ferromagnetischen Material mit kristalliner Struktur aufgenommen. Hierdurch wird ein sprödes Versagen wirkungsvoll verhindert und der Einsatz von ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur bei elektromagnetischen Lagern ermöglicht. Die ringförmigen Elemente aus den unterschiedlichen ferromagnetischen Materialien sind dabei entsprechend der auftretenden Belastungen auszulegen und entsprechend bei der konstruktiven Ausgestaltung des ferromagnetischen Paketes zu berücksichtigen und konstruktiv anzuordnen. An embodiment of the invention provides that at least one of the stresses acting on the ferromagnetic packet are substantially absorbed by the annular elements having a crystalline structure. Under load here are general operating and special loads to understand, which usually occur at the electromagnetic bearing. These can include, for example, centrifugal forces, magnetic forces, assembly forces, transverse contraction, thermal expansion and differential expansion, shrinkage stresses, eddy currents, effects of magnetic flux, Warming or only in special cases z. As overspeed, rubbing, unbalance forces, temperature excesses, temperature differences or cracks. In this list, stresses are forces (moments), stresses, strains, electrical effects or certain load cases. These stresses, which would normally lead to a brittle failure of the metallic glasses, and thus would oppose the use of metallic glasses in a magnetic bearing assembly, are inventively taken up by the annular elements of the ferromagnetic material having a crystalline structure. As a result, a brittle failure is effectively prevented and allows the use of ferromagnetic material with amorphous structure in electromagnetic bearings. The annular elements of the different ferromagnetic materials are interpreted according to the loads occurring and to be considered according to the structural design of the ferromagnetic package and to arrange constructive.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die mechanische Verbindung zwischen dem Rotor und dem ferromagnetischen Paket ausschließlich über die ringförmigen Elemente mit dem ferromagnetischen Material mit kristalliner Struktur hergestellt ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass es beim Aufziehen des ferromagnetischen Paketes auf den Rotor oder bei einer Wärmedehnung des Rotors im Betrieb nicht zu einem spröden Versagen der ringförmigen Elemente mit amorpher Struktur kommt. Die Wärmedehnung und die mechanischen Belastungen werden über die ringförmigen Elemente mit ferromagnetischem Material mit kristalliner Struktur aufgenommen. An embodiment of the invention provides that the mechanical connection between the rotor and the ferromagnetic package is made exclusively via the annular elements with the ferromagnetic material having a crystalline structure. This ensures that there is no brittle failure of the annular elements with amorphous structure when mounting the ferromagnetic package on the rotor or during a thermal expansion of the rotor during operation. The thermal expansion and the mechanical loads are absorbed by the annular elements with ferromagnetic material having a crystalline structure.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das ferromagnetische Paket so ausgebildet ist, dass von außen auf das ferromagnetische Paket einwirkende mechanische Kräfte von den ringförmigen Elementen mit dem ferromagnetischen Material mit kristalliner Struktur aufgenommen werden. Von außen auf das ferromagnetische Paket einwirkende mechanische Kräfte treten insbesondere bei einem Anstreifen des ferromagnetischen Paketes am Stator auf. Das Anstreifen kann zu einem Versagen des ferromagnetischen Pakets führen, welches durch die genannte Maßnahme wirkungsvoll verhindert wird. An embodiment of the invention provides that the ferromagnetic package is formed so that externally applied to the ferromagnetic package mechanical forces are absorbed by the annular elements with the ferromagnetic material having a crystalline structure. External forces acting on the ferromagnetic package mechanical forces occur in particular when a stripping of the ferromagnetic packet on the stator. The streaking can lead to a failure of the ferromagnetic package, which is effectively prevented by said measure.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verbindung zwischen den einzelnen ringförmigen Elementen stoffschlüssig, formschlüssig oder reibschlüssig erfolgt. Die stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise mittels kleben oder durch eingießen erfolgen. Eine formschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch sickenförmige Absätze in den ringförmigen Elementen oder durch eingelassene Formelemente erfolgen. An embodiment of the invention provides that the connection between the individual annular elements takes place cohesively, positively or frictionally. The cohesive connection can be done for example by gluing or pouring. A positive connection can be made for example by bead-shaped paragraphs in the annular elements or by recessed form elements.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die einzelnen ringförmigen Elemente unmittelbar, ohne eine zusätzliche Isolierschicht, aneinander anliegen. Durch die deutlich eingeschränkte elektrische Leitfähigkeit des ferromagnetischen Materials mit amorpher Struktur, kann auf eine zusätzliche Isolierung zwischen den einzelnen ringförmigen Elementen verzichtet werden. Hierdurch reduziert sich der Fertigungsaufwand erheblich und die Kosten werden deutlich reduziert. Die Wirbelströme zwischen den einzelnen ringförmigen Elementen sind trotz der fehlender Isolierung sehr gering. An embodiment of the invention provides that the individual annular elements directly, without an additional insulating layer, abut each other. Due to the significantly limited electrical conductivity of the ferromagnetic material with amorphous structure, can be dispensed with an additional insulation between the individual annular elements. As a result, the production costs are significantly reduced and the costs are significantly reduced. The eddy currents between the individual annular elements are very small despite the lack of insulation.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt: Further advantages and embodiments of the invention will be explained below with reference to exemplary embodiments. It shows:

1: einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Magnetlageranordnung; 1 an axial section through a magnetic bearing arrangement according to the invention;

2: einen Radialschnitt durch die in 1 gezeigte Magnetlageranordnung; 2 : a radial section through the in 1 shown magnetic bearing assembly;

3: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen ferromagnetischen Paketes im Axialschnitt; 3 : An embodiment of a ferromagnetic packet according to the invention in axial section;

4: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen ferromagnetischen Paketes im Axialschnitt; und 4 a further embodiment of a ferromagnetic packet according to the invention in axial section; and

5: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen ferromagnetischen Paketes im Axialschnitt. 5 : Another embodiment of a ferromagnetic packet according to the invention in axial section.

Gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile sind in den Figuren mit den selben Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. The same or functionally identical components are provided in the figures with the same reference numerals. The illustrations in the figures are schematic and not to scale.

1 zeigt einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Magnetlageranordnung 1. Die Magnetlageranordnung 1 dient zur Lagerung eines Rotors 2 einer nicht näher dargestellten Rotationsmaschine. Der Rotor 2 dreht sich um eine Drehachse, welche die axiale Richtung der Magnetlageranordnung 1 definiert. Eine Radialrichtung verläuft durch die Drehachse und ist rechtwinklig zur axialen Richtung ausgebildet. Eine Umfangsrichtung der Magnetlageranordnung 1 wird umlaufend um die Drehachse definiert. Die Radialrichtung ist senkrecht zur axialen Richtung und zur Umfangsrichtung. 1 shows an axial section through a magnetic bearing assembly according to the invention 1 , The magnetic bearing assembly 1 serves for the storage of a rotor 2 a rotary machine, not shown. The rotor 2 rotates about an axis of rotation which is the axial direction of the magnetic bearing assembly 1 Are defined. A radial direction passes through the axis of rotation and is formed at right angles to the axial direction. A circumferential direction of the magnetic bearing assembly 1 is defined around the axis of rotation. The radial direction is perpendicular to the axial direction and the circumferential direction.

Die Magnetlageranordnung 1 umfasst ein als elektromagnetisches Lager ausgebildetes Radiallager 3. Das Radiallager 3 weist einen drehfest in einem Gehäuse, vorzugsweise einem Lagergehäuse, befestigten Stator 4 und ein auf dem Rotor 2 drehfest befestigtes ferromagnetisches Paket 5 auf. Das ferromagnetische Paket 5 weist einzelne ringförmige Elemente 6, 7 auf. Wenigstens ein ringförmiges Element 6 besteht aus einem ferromagnetischen Material mit kristalliner Struktur, beispielsweise einer Fe-Si-Legierung. Wenigstens ein weiteres ringförmiges Element 7 besteht aus einem ferromagnetischen Material mit amorpher Struktur (metallische Gläser). Aufgrund ihrer amorphen Struktur weisen metallische Gläser eine sehr hohe Permeabilität auf. Hierdurch wird die Tragfähigkeit es elektromagnetischen Lagers 3 gegenüber herkömmlichen Magnetlagern deutlich erhöht. Durch die höhere Tragfähigkeit kann die Magnetlageranordnung 1 erstmals auch zur Lagerung von sehr großen Rotoren, wie sie beispielsweise bei großen Gas- und Dampfturbinen beispielsweise im Kraftwerksbau oder bei großen Generatoren vorhanden sind, aufgenommen werden. Darüber hinaus ist die elektrische Leitfähigkeit der metallischen Gläser deutlich eingeschränkt, sodass Wirbelströme zwischen den einzelnen ringförmigen Elementen 6, 7 des ferromagnetischen Pakets 5 nur sehr bedingt fließen können. Hierdurch ist es möglich, die einzelnen ringförmigen Elemente direkt und unmittelbar aneinander zu schichten, ohne eine Isolierung zwischen jedem einzelnen ringförmigen Element 6, 7 vorzusehen. Aus diesem Grund kann die bislang notwendige aufwendige Herstellung der Pakete 5 mit jeweils einer dünnen Lackschicht zwischen den einzelnen ringförmigen Elementen 6, 7 als Isolierung entfallen. Hierdurch werden der Fertigungsaufwand und damit die Preise für die Magnetlageranordnung deutlich gesenkt. The magnetic bearing assembly 1 includes a designed as an electromagnetic bearing radial bearing 3 , The radial bearing 3 has a rotationally fixed in a housing, preferably a bearing housing, fixed stator 4 and one on the rotor 2 non-rotatably mounted ferromagnetic package 5 on. The ferromagnetic package 5 indicates individual annular elements 6 . 7 on. At least one annular element 6 consists of a ferromagnetic material with a crystalline structure, such as an Fe-Si alloy. At least one other annular element 7 consists of a ferromagnetic material with amorphous structure (metallic glasses). Due to their amorphous structure, metallic glasses have a very high permeability. As a result, the carrying capacity of electromagnetic bearing becomes 3 significantly increased compared to conventional magnetic bearings. Due to the higher load capacity, the magnetic bearing assembly 1 for the first time for the storage of very large rotors, as they are present for example in large gas and steam turbines, for example, in power plant construction or large generators. In addition, the electrical conductivity of the metallic glasses is significantly limited, so that eddy currents between the individual annular elements 6 . 7 of the ferromagnetic package 5 can only flow very conditionally. This makes it possible to directly and directly stack the individual annular elements together without isolation between each annular element 6 . 7 provided. For this reason, the hitherto necessary elaborate production of the packages 5 each with a thin lacquer layer between the individual annular elements 6 . 7 omitted as insulation. As a result, the production costs and thus the prices for the magnetic bearing assembly are significantly reduced.

Metallische Gläser haben eine geringe Duktilität und neigen daher zum spröden Versagen. Aus diesem Grund ist neben dem ringförmigen Element 6 aus einem ferromagnetischen Material mit kristalliner Struktur wenigstens ein weiteres ringförmiges Element 7 aus einem ferromagnetischen Material mit amorpher Struktur vorgesehen. Das bzw. die ringförmigen Elemente 6, welche aus ferromagnetischem Material mit kristalliner Struktur ausgebildet sind, dienen dazu, die einwirkende Beanspruchung auf das ferromagnetische Paket 5 im Wesentlichen aufzunehmen. Unter den einwirkenden Beanspruchungen sind sog. Betriebs- als auch Sonderlasten zu verstehen. Betriebslasten sind beispielsweise Fliehkräfte, Magnetkräfte, Montagekräfte, Querkontraktionen, thermische Dehnung und Differenzdehnungen, Schrumpfspannungen, Wirbelströme, Einwirkungen magnetischen Flusses oder Erwärmungen. Sonderlasten können beispielsweise durch Überdrehzahl, Anstreifen, Unwuchtkräfte, Temperaturüberschreitungen, Temperaturdifferenzen oder durch Anrisse entstehen. Als Beanspruchungen sind also Kräfte (Momente), Spannungen, Dehnungen, elektromagnetische Effekte oder bestimmte Lastfälle zu verstehen. Diese Beanspruchungen werden im Wesentlichen von den ringförmigen Elementen mit kristalliner Struktur 6 aufgenommen, sodass die Gefahr eines sprödes Versagens der ringförmigen Elemente 7 aus einem ferromagnetischen Material mit amorpher Struktur weitgehend ausgeschlossen werden kann. Da die metallischen Gläser neben ihrer geringen Duktilität aber sehr bruchfest sind, können gewisse Beanspruchungen auch von den ringförmigen Elementen 7 aus ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur aufgenommen werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass die ringförmigen Elemente 7 aus ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur aufgrund ihrer hohen Festigkeit die Fliehkräfte, die während der Rotation des ferromagnetischen Paketes auf dieses einwirken, zu einem Großteil aufnehmen können. Metallic glasses have low ductility and are therefore prone to brittle failure. For this reason, in addition to the annular element 6 from a ferromagnetic material having a crystalline structure, at least one further annular element 7 made of a ferromagnetic material with amorphous structure. The or the annular elements 6 , which are formed of ferromagnetic material having a crystalline structure, serve the acting stress on the ferromagnetic package 5 essentially absorb. Under the acting loads are so-called operating and special loads to understand. Operating loads are, for example, centrifugal forces, magnetic forces, assembly forces, transverse contractions, thermal expansion and differential expansion, shrinkage stresses, eddy currents, effects of magnetic flux or heating. Special loads can arise, for example, from overspeeding, rubbing, unbalance forces, temperature overshoots, temperature differences or cracks. As stresses are thus forces (moments), stresses, strains, electromagnetic effects or certain load cases to understand. These stresses are essentially due to the annular elements of crystalline structure 6 added, so the risk of brittle failure of the annular elements 7 can be largely excluded from a ferromagnetic material with amorphous structure. Since the metallic glasses, in addition to their low ductility but very break-resistant, certain stresses can also from the annular elements 7 made of ferromagnetic material with an amorphous structure. For example, it is conceivable that the annular elements 7 Made of ferromagnetic material with amorphous structure due to their high strength, the centrifugal forces that act on this during the rotation of the ferromagnetic package can absorb a large part.

Durch die Kombination von ringförmigen Elementen 6 aus ferromagnetischem Material mit kristalliner Struktur und ringförmigen Elementen 7 aus ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur kann das ferromagnetische Paket speziell an die geforderten Belastungen angepasst werden. Hierdurch lässt sich eine gegenüber herkömmlichen elektromagnetischen Lagern deutlich höhere Permeabilität und damit eine deutlich höhere Tragfähigkeit des elektromagnetischen Lagers 3 erreichen und gleichzeitig die Gefahr eines spröden Versagens des elektromagnetischen Lagers 3 wirkungsvoll verhindern. Durch die Kombination von ferromagnetischem Material mit kristalliner und amorpher Struktur ist somit erstmals der Einsatz von ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur bei einem elektromagnetischen Lager möglich. By the combination of annular elements 6 made of ferromagnetic material with a crystalline structure and annular elements 7 made of ferromagnetic material with amorphous structure, the ferromagnetic package can be specially adapted to the required loads. This allows a significantly higher permeability compared to conventional electromagnetic bearings and thus a significantly higher load capacity of the electromagnetic bearing 3 achieve and at the same time the risk of a brittle failure of the electromagnetic bearing 3 effectively prevent. The combination of ferromagnetic material with a crystalline and amorphous structure thus makes it possible for the first time to use ferromagnetic material with an amorphous structure in an electromagnetic bearing.

2 zeigt einen Radialschnitt durch die Magnetlageranordnung 1 nach 1. Aus 2 geht die Ausbildung des Stators 4 deutlicher hervor. Im Stator 4 des als Radiallager 3 ausgebildeten elektromagnetischen Lagers sind Magnetspulen 8 derart angeordnet, dass die Magnetkräfte im Wesentlichen radial zum Rotor 2 wirken und ihn in seiner Position halten. Der Rotor 2 ist innerhalb des Stators 4 angeordnet. Grundsätzlich ist auch eine Konstruktion möglich, bei dem der Rotor außen und der Stator innerhalb des Rotors angeordnet ist. Üblicherweise umfasst die Magnetlageranordnung 1 einen Positionssensor, der die Position des Rotors 2 innerhalb der Lageranordnung 1 ermittelt und an eine Regelung übermittelt, welche den elektrischen Strom zur exakten Positionierung des Rotors 2 im Radiallager 3 regelt. 2 shows a radial section through the magnetic bearing assembly 1 to 1 , Out 2 is the training of the stator 4 clearer. In the stator 4 as a radial bearing 3 trained electromagnetic bearing are magnetic coils 8th arranged such that the magnetic forces substantially radially to the rotor 2 work and keep him in his position. The rotor 2 is inside the stator 4 arranged. In principle, a construction is possible in which the rotor is arranged outside and the stator inside the rotor. Usually, the magnetic bearing assembly comprises 1 a position sensor that determines the position of the rotor 2 within the bearing assembly 1 determined and transmitted to a control, which the electric current for exact positioning of the rotor 2 in the radial warehouse 3 regulates.

3 zeigt eine Detailansicht eines ferromagnetischen Paketes 5 welches auf einem auf einem Rotor 2 angeordnet ist. Das ferromagnetische Paket 5 umfasst mehrere ringförmige Elemente 7 aus einem ferromagnetischen Material mit amorpher Struktur, welche umgeben sind von einem ringförmigen Element 6 aus einem ferromagnetischen Material mit kristalliner Struktur. Ein solches ferromagnetisches Paket 5 kann beispielsweise durch eingießen der ringförmigen Elemente 7 aus ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur in das ferromagnetische Material mit kristalliner Struktur hergestellt werden. Dadurch, dass die ringförmigen Elemente 7 aus ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur vollständig von einem ringförmigen Element 6 aus einem ferromagnetischen Material mit kristalliner Struktur umschlossen sind, ergibt sich ein besonders guter Schutz gegen äußere mechanische Einwirkungen, wie beispielsweise das Anstreifen des ferromagnetischen Pakets 5 am Stator 4 der Magnetlageranordnung 1. Die ringförmigen Elemente 7 aus ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur sorgen dabei für eine besonders hohe Permeabilität des ferromagnetischen Paketes 5. Hierdurch wird die Traglast des elektromagnetischen Lagers 3 gegenüber herkömmlichen elektromagnetischen Lagern deutlich gesteigert, ohne die normalerweise üblichen Nachteile von ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur in Kauf nehmen zu müssen. Die 3 ist lediglich eine schematische und beispielhafte Darstellung. Die genaue Anzahl an ringförmigen Elementen 7 aus ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur kann je nach Anwendungsfall variieren. Grundsätzlich ist es auch möglich, mehrere ringförmige Elemente 6 aus ferromagnetischem Material mit kristalliner Struktur auszubilden, in denen dann jeweils ein oder mehrere ringförmige Elemente 7 aus einem ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur eingelassen sind. Grundsätzlich ist es vorteilhaft, den Anteil aus ferromagnetischem Material mit kristalliner Struktur so gering wie möglich zu halten. Der Anteil sollte nur so hoch sein, dass alle äußeren mechanischen Belastungen sowie weitere auf das ferromagnetische Paket 5 einwirkende Beanspruchungen im Wesentlichen von den ringförmigen Elementen 6 mit kristalliner Struktur aufgenommen werden können. Hierdurch wird ein sprödes Versagen des ferromagnetischen Paketes 5 wirkungsvoll verhindert. 3 shows a detailed view of a ferromagnetic package 5 which on a on a rotor 2 is arranged. The ferromagnetic package 5 includes several annular elements 7 ferromagnetic material of amorphous structure surrounded by an annular element 6 made of a ferromagnetic material with a crystalline structure. Such a ferromagnetic package 5 For example, by pouring the annular elements 7 out ferromagnetic material having an amorphous structure can be made into the ferromagnetic material having a crystalline structure. Because of the annular elements 7 of ferromagnetic material with amorphous structure entirely of an annular element 6 are enclosed by a ferromagnetic material having a crystalline structure, there is a particularly good protection against external mechanical effects, such as the rubbing of the ferromagnetic package 5 at the stator 4 the magnetic bearing assembly 1 , The annular elements 7 made of ferromagnetic material with amorphous structure thereby ensure a particularly high permeability of the ferromagnetic package 5 , As a result, the load of the electromagnetic bearing 3 Compared with conventional electromagnetic bearings significantly increased, without having to accept the usual disadvantages of ferromagnetic material with amorphous structure in purchasing. The 3 is merely a schematic and exemplary representation. The exact number of ring-shaped elements 7 made of ferromagnetic material with amorphous structure may vary depending on the application. In principle, it is also possible to have several annular elements 6 form of ferromagnetic material having a crystalline structure, in which then each one or more annular elements 7 are embedded in a ferromagnetic material with amorphous structure. In principle, it is advantageous to keep the proportion of ferromagnetic material having a crystalline structure as small as possible. The proportion should only be so high that all external mechanical loads as well as others on the ferromagnetic package 5 acting stresses substantially from the annular elements 6 can be recorded with crystalline structure. This becomes a brittle failure of the ferromagnetic package 5 effectively prevented.

4 zeigt eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines ferromagnetischen Paketes 5 welches auf einem Rotor 2 angeordnet ist. Das ferromagnetische Paket 5 besteht aus einer Vielzahl von dünnen ringförmigen Elementen 6, 7 aus ferromagnetischem Material mit kristalliner und mit amorpher Struktur. Dabei wechseln sich jeweils ein ringförmiges Element 6 aus einem ferromagnetischen Material mit kristalliner Struktur und einem ringförmigen Element 7 aus ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur ab. Das ferromagnetische Paket 5 kann beispielsweise mittels kleben hergestellt werden. Auch eine formschlüssige Verbindung durch sickenförmige Absätze in den ringförmigen Elementen 6, 7 oder durch eingelassene Formelemente ist denkbar. Die ringförmigen Elemente 6 aus dem ferromagnetischen Material mit kristalliner Struktur haben dabei einen kleineren innen und einen größeren Außendurchmesser, sodass sie radial nach innen und radial nach außen etwas hervorstehen. Hierdurch werden die ringförmigen Elemente 7 aus dem ferromagnetischen Material mit amorpher Struktur gegen äußere mechanische Einwirkungen wirkungsvoll geschützt. Auch das Aufbringen des ferromagnetischen Pakets 5 auf den Rotor 2 ist wesentlich einfacher möglich, da die mechanische Verbindung zwischen dem Rotor 2 und dem ferromagnetischem Paket 5 ausschließlich über die ringförmigen Elemente 7 mit dem ferromagnetischen Material mit kristalliner Struktur hergestellt werden. Beim Aufziehen des Paketes 5 wird dadurch ein sprödes Versagen wirkungsvoll verhindert. Auch Versagen aufgrund von thermischen Ausdehnungen, insbesondere des Rotors 2 können durch die dargestellte Konstruktion wirkungsvoll verhindert werden. Aufgrund der sehr eingeschränkten elektrischen Leitfähigkeit der metallischen Gläser treten nur geringe Wirbelströme zwischen den einzelnen ringförmigen Elementen 6, 7 auf, sodass diese unmittelbar aneinander geschichtet werden können, ohne dass eine spezielle Isolierung zwischen jedem einzelnen ringförmigen Element 6, 7 vorzusehen ist. Aus diesem Grund kann auf eine aufwendige Lackierung verzichtet werden, wodurch sich der Fertigungsaufwand und damit der Preis für die Magnetlageranordnung reduziert. Neben der in axialer Richtung abwechselnden Anordnung von ringförmigen Elementen 6, 7 mit einem ferromagnetischen Material mit kristalliner und amorpher Struktur ist es auch denkbar, mehrere ringförmige Elemente 7 aus Material mit amorpher Struktur und nur wenige ringförmige Elemente 6 aus ferromagnetischem Material mit kristalliner Struktur anzuordnen. Je höher der Anteil an ringförmigen Elementen 7 mit ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur ist, desto höher ist die Permeabilität der Magnetlageranordnung und damit deren Tragfähigkeit. Die ringförmigen Elemente 6 aus ferromagnetischem Material mit kristalliner Struktur dienen im Wesentlichen dazu, die äußeren mechanischen Einwirkungen sowie die auf das ferromagnetische Paket 5 einwirkenden Beanspruchungen aufzunehmen. 4 shows a detailed view of another embodiment of a ferromagnetic packet 5 which on a rotor 2 is arranged. The ferromagnetic package 5 consists of a large number of thin annular elements 6 . 7 made of ferromagnetic material with crystalline and amorphous structure. In each case, an annular element alternate 6 made of a ferromagnetic material with a crystalline structure and an annular element 7 made of ferromagnetic material with amorphous structure. The ferromagnetic package 5 can be made for example by gluing. Also a positive connection by bead-shaped paragraphs in the annular elements 6 . 7 or by embedded mold elements is conceivable. The annular elements 6 From the ferromagnetic material with a crystalline structure have a smaller inner and a larger outer diameter, so that they protrude slightly radially inward and radially outward. As a result, the annular elements 7 from the ferromagnetic material with amorphous structure effectively protected against external mechanical effects. Also the application of the ferromagnetic package 5 on the rotor 2 is much easier possible because the mechanical connection between the rotor 2 and the ferromagnetic package 5 exclusively via the annular elements 7 be prepared with the ferromagnetic material having a crystalline structure. When mounting the package 5 This effectively prevents brittle failure. Also failure due to thermal expansion, in particular of the rotor 2 can be effectively prevented by the illustrated construction. Due to the very limited electrical conductivity of the metallic glasses, only small eddy currents occur between the individual annular elements 6 . 7 so that they can be stacked directly against each other without any special insulation between each individual annular element 6 . 7 is to be provided. For this reason, can be dispensed with a complex paint, thereby reducing the manufacturing cost and thus the price of the magnetic bearing assembly. In addition to the alternating in the axial direction arrangement of annular elements 6 . 7 With a ferromagnetic material having a crystalline and amorphous structure, it is also conceivable to have a plurality of annular elements 7 made of material with an amorphous structure and only a few ring-shaped elements 6 To arrange ferromagnetic material with crystalline structure. The higher the proportion of annular elements 7 with ferromagnetic material having an amorphous structure, the higher the permeability of the magnetic bearing assembly and thus its carrying capacity. The annular elements 6 made of ferromagnetic material with a crystalline structure serve essentially to the external mechanical effects as well as the ferromagnetic package 5 to absorb acting stresses.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines ferromagnetischen Paketes 5. Das ferromagnetische Paket 5 besteht aus einem ringförmigen Element 7 aus einem ferromagnetischen Material mit amorpher Struktur. Am äußeren sowie am inneren Umfang des ringförmigen Elementes 7 sind ringförmige Elemente 6 aus ferromagnetischem Material mit kristalliner Struktur angeordnet. Diese dienen insbesondere dem Schutz gegen äußere mechanische Einwirkungen auf das ferromagnetische Paket 5. Darüber hinaus sind innerhalb des ringförmigen Elementes 7 aus ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur weitere ringförmige Elemente 6 aus ferromagnetischem Material mit kristalliner Struktur angeordnet. Diese dienen zur weiteren Aufnahme von auf das ferromagnetische Paket 5 einwirkenden Beanspruchungen. 5 shows a further embodiment of a ferromagnetic packet 5 , The ferromagnetic package 5 consists of an annular element 7 made of a ferromagnetic material with amorphous structure. On the outer and on the inner circumference of the annular element 7 are annular elements 6 made of ferromagnetic material with a crystalline structure. These serve in particular the protection against external mechanical effects on the ferromagnetic package 5 , In addition, inside the annular element 7 made of ferromagnetic material with amorphous structure other annular elements 6 made of ferromagnetic material with a crystalline structure. These are used for further absorption of the ferromagnetic package 5 acting stresses.

Die gezeigten Ausführungsbeispiele haben nur einige mögliche Anordnungen von ringförmigen Elementen aus ferromagnetischem Material mit kristalliner Struktur und amorpher Struktur zu einem ferromagnetischen Paket 5 gezeigt. Grundsätzlich ist eine Vielzahl von weiteren Anordnungen möglich, ohne den Erfindungsbereich zu verlassen. Allen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist es, die Eigenschaften der ferromagnetischen Materialien mit kristalliner und amorpher Struktur in vorteilhafter Weise zu kombinieren. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Magnetlageranordnung derart ausgebildet, dass die einwirkenden Beanspruchungen im Wesentlichen von den ringförmigen Elementen mit kristalliner Struktur aufgenommen. Die weiter oben aufgeführten Beanspruchungen welche sowohl Betriebs- als auch Sonderlasten beinhalten sind dabei nicht abschließend zu verstehen, sondern beschreibt nur einige von möglichen auftretenden einwirkenden Beanspruchungen auf das ferromagnetische Paket. The embodiments shown have only a few possible arrangements of annular elements of ferromagnetic material of crystalline structure and amorphous structure to a ferromagnetic package 5 shown. In principle, a large number of further arrangements is possible without leaving the field of invention. All embodiments have in common is to combine the properties of the ferromagnetic materials with crystalline and amorphous structure in an advantageous manner. In particular, the magnetic bearing arrangement according to the invention is designed such that the applied stresses are taken up substantially by the annular elements with a crystalline structure. The stresses listed above, which include both operating and special loads, are not to be understood as exhaustive, but merely describe some of the possible acting stresses on the ferromagnetic package.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch eine Kombination von ringförmigen Elementen aus ferromagnetischem Material mit kristalliner Struktur und amorpher Struktur sich die Vorteile insbesondere die hohe Permeabilität von ferromagnetischem Material mit amorpher Struktur erstmals für den Einsatz bei Magnetlageranordnungen mit elektromagnetischen Lagern nutzen lässt, ohne die Gefahr eines spröden Versagens des ferromagnetischen Materials mit amorpher Struktur. Hierdurch können die elektromagnetischen Lager bei gleicher Traglast deutlich kleiner ausfallen oder es können bei gleicher Baugröße deutlich höhere Traglasten erzielt werden. Dadurch ist der Einsatz von Magnetlageranordnungen mit elektromagnetischen Lagern erstmals auch für große und schwere Rotoren wie sie beispielsweise bei Gas- und Dampfturbinen vorhanden sind, ermöglichen. In summary, the combination of annular elements made of ferromagnetic material with crystalline structure and amorphous structure, the advantages in particular the high permeability of ferromagnetic material with amorphous structure can be used for the first time for use in magnetic bearing assemblies with electromagnetic bearings, without the risk of brittle failure of the ferromagnetic material with amorphous structure. As a result, the electromagnetic bearings can be significantly smaller at the same load or it can be achieved with the same size significantly higher loads. Thus, the use of magnetic bearing assemblies with electromagnetic bearings for the first time for large and heavy rotors as they are available, for example, in gas and steam turbines, allow.

Die einwirkenden Beanspruchungen beinhalten sowohl Betriebs- als auch Sonderlasten. Betriebslasten können beispielsweise Fliehkräfte, Magnetkräfte, Montagekräfte, Querkontraktionen, thermische Dehnung und Differenzdehnungen, Stromspannungen, Wirbelströme, Einwirkungen magnetischen Flusses oder Erwärmungen im allgemeinen sein. Zu den Sonderlasten zählen beispielsweise Überdrehzahlen, Anstreifen des Rotors am Stator, Unwuchtkräfte, Temperaturüberschreitungen, Temperaturdifferenzen sowie Anrisse. Die Betriebssonderlasten sind somit Kräfte (Momente), Spannungen, elektrische Effekte oder bestimmte Lastfälle. Diese Aufstellung ist nicht abschließend zu verstehen, sondern beschreibt nur einige von möglichen auftretenden einwirkenden Beanspruchungen auf das ferromagnetische Paket 5. The acting loads include both operating and special loads. Operating loads may include, for example, centrifugal forces, magnetic forces, assembly forces, transverse contractions, thermal expansion and differential strains, current stresses, eddy currents, magnetic flux effects, or heats in general. The special loads include, for example, overspeed, rubbing of the rotor on the stator, imbalance forces, temperature excesses, temperature differences and cracks. The special operating loads are thus forces (moments), voltages, electrical effects or certain load cases. This list is not meant to be exhaustive, but merely describes some of the possible acting stresses on the ferromagnetic package 5 ,

Claims (9)

Magnetlageranordnung (1) zur Lagerung eines Rotors (2) einer Rotationsmaschine, umfassend ein als elektromagnetisches Lager ausgebildetes Lager, insbesondere Radiallager (3), wobei das Lager (3) wenigstens einen Stator (4) und ein auf dem Rotor (2) drehfest aufgebrachtes, aus mehreren ringförmigen Elementen ausgebildetes ferromagnetisches Paket (5) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein ringförmiges Element (6) aus einem ferromagnetischen Material mit kristalliner Struktur und wenigstens ein ringförmiges Element (7) aus einem ferromagnetischen Material mit amorpher Struktur besteht. Magnetic bearing assembly ( 1 ) for supporting a rotor ( 2 ) of a rotary machine, comprising a designed as an electromagnetic bearing bearing, in particular radial bearings ( 3 ), whereby the bearing ( 3 ) at least one stator ( 4 ) and one on the rotor ( 2 ) rotatably applied, formed of a plurality of annular elements ferromagnetic package ( 5 ), characterized in that at least one annular element ( 6 ) of a ferromagnetic material having a crystalline structure and at least one annular element ( 7 ) consists of a ferromagnetic material with amorphous structure. Magnetlageranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf das ferromagnetische Paket (5) einwirkenden Beanspruchungen im Wesentlichen von den ringförmigen Elementen (6) mit kristalliner Struktur aufgenommen werden. Magnetic bearing assembly ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the ferromagnetic package ( 5 ) stresses substantially from the annular elements ( 6 ) are taken up with a crystalline structure. Magnetlageranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verbindung zwischen dem Rotor (2) und dem ferromagnetisches Paket (5) ausschließlich über die ringförmigen Elemente (6) mit dem ferromagnetischen Material mit kristalliner Struktur hergestellt ist. Magnetic bearing assembly ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the mechanical connection between the rotor ( 2 ) and the ferromagnetic package ( 5 ) exclusively via the annular elements ( 6 ) is made with the ferromagnetic material having a crystalline structure. Magnetlageranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ferromagnetische Paket (5) so ausgebildet ist, dass von außen auf das ferromagnetische Paket (5) einwirkende mechanische Kräfte von den ringförmigen Elementen (6) mit dem ferromagnetischen Material mit kristalliner Struktur aufgenommen werden. Magnetic bearing assembly ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the ferromagnetic packet ( 5 ) is formed so that from the outside on the ferromagnetic packet ( 5 ) acting mechanical forces of the annular elements ( 6 ) are recorded with the ferromagnetic material having a crystalline structure. Magnetlageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den einzelnen ringförmigen Elementen (6, 7) stoffschlüssig, formschlüssig oder reibschlüssig erfolgt. Magnetic bearing assembly ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection between the individual annular elements ( 6 . 7 ) cohesively, positively or frictionally takes place. Magnetlageranordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung mittels kleben erfolgt. Magnetic bearing assembly ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the cohesive connection is effected by means of gluing. Magnetlageranordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung mittels eingießen erfolgt. Magnetic bearing assembly ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the cohesive connection takes place by means of pouring. Magnetlageranordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung durch sickenförmige Absätze in den ringförmigen Elementen (6, 7) oder durch eingelassene Formelemente erfolgt. Magnetic bearing assembly ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the positive connection by bead-shaped paragraphs in the annular elements ( 6 . 7 ) or by embedded mold elements. Magnetlageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen ringförmigen Elemente (6, 7) unmittelbar, ohne eine zusätzliche Isolierschicht, aneinander anliegen. Magnetic bearing assembly ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the individual annular elements ( 6 . 7 ) Immediately, without an additional insulating layer, abut each other.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202019104522U1 (en) * 2019-08-16 2020-08-19 MS-Schramberg Holding GmbH Electromagnetic component

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6419930A (en) * 1987-07-10 1989-01-24 Koyo Seiko Co Soft magnetic rotating parts
JPH01122333A (en) * 1987-11-02 1989-05-15 Koyo Seiko Co Ltd Rotor
DE60209728T2 (en) * 2001-06-15 2006-11-23 Société de Mécanique Magnétique ACTIVE MAGNETIC BEARING WITH INTEGRATED SENSORS

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2787984B2 (en) * 1988-08-23 1998-08-20 株式会社デンソー Rotor for squirrel-cage induction motor
EP2048390A3 (en) * 2007-10-12 2009-08-05 General Electric Company Armature with coated sheets, magnetic bearing with an armature and method for assembling an armature

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6419930A (en) * 1987-07-10 1989-01-24 Koyo Seiko Co Soft magnetic rotating parts
JPH01122333A (en) * 1987-11-02 1989-05-15 Koyo Seiko Co Ltd Rotor
DE60209728T2 (en) * 2001-06-15 2006-11-23 Société de Mécanique Magnétique ACTIVE MAGNETIC BEARING WITH INTEGRATED SENSORS

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202019104522U1 (en) * 2019-08-16 2020-08-19 MS-Schramberg Holding GmbH Electromagnetic component

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