DE19944863A1

DE19944863A1 - Magnetlager

Info

Publication number: DE19944863A1
Application number: DE19944863A
Authority: DE
Inventors: Johan K Fremerey
Original assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1999-09-18
Filing date: 1999-09-18
Publication date: 2001-04-19
Also published as: US6581476B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetlager (1) mit einem Trägerrohr (2) und einem darin magnetisch gelagerten Rotor (3, 30, 32, 36), dessen Mantelfläche für die Interaktion mit einem durch das Trägerrohr (2) geleiteten Fluid ausgebildet ist, wobei der Rotor (3, 30, 32, 36) permanentmagnetische Rotormagnete (7, 8) für die radiale Stabilisierung des Rotors (3, 30, 32, 36) aufwärts und zusätzlich eine magnetische Axialstabilisiereinrichtung (22, 23, 27) vorhanden ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß in dem Trägerrohr (2) den beiden Stirnseiten des Rotors (3, 30, 32, 36) gegenüberliegend Radialstabilisatoren (10, 11) angeordnet sind, die axial magnetisierte Stabilisatormagnete (18, 19) und/oder Flußleitstücke aufweisen, wobei die Flußleitstücke über elektrische Magnetspulen axial magnetisierbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetlager mit einem Träger rohr und einem darin magnetisch gelagerten Rotor, dessen Mantelfläche für die Interaktion mit einem durch das Trä gerrohr geleiteten Fluid ausgebildet ist, wobei der Rotor permanent magnetische Rotormagnete für die radiale Stabi lisierung des Rotors aufweist und zusätzlich eine magne tische Axialstabilisiereinrichtung vorhanden ist.

Ein solches Magnetlager ist aus der DE-OS 29 19 236 be kannt. Bei Magnetlagern dieser Art wird der Rotor berüh rungslos und damit reibungsfrei durch magnetische Feld kräfte in einer Gleichgewichtslage gehalten. Für die ra diale Stabilität weist der Rotor zwei beabstandete, als Permanentmagnete ausgebildete Rotormagnete auf, denen paarweise ebenfalls als Permanentmagnete ausgebildete Statormagnete zugeordnet sind, die das Trägerrohr umge ben. Dabei sind Rotor- und Statormagnete in axialer Rich tung einander abstoßend magnetisiert.

Zwischen den Statormagneten ist eine elektrische Magnet spule angeordnet, die das Trägerrohr ringförmig umgibt.

Die Magnetspule wirkt mit einem ferromagnetischen Fluß leitstück am Rotor zusammen, das zwischen den Rotormagne ten angeordnet ist. Zusätzlich ist ein Sensor vorhanden, der die Axialposition des Rotors erfaßt und mit einer Re geleinrichtung zusammenwirkt, die den elektrischen Strom fluß in der Magnetspule steuert. Sobald die Feldkräfte der Rotor- und Statormagnete bei einer axialen Verschie bung des Rotors bestrebt sind, den Rotor aus der Gleich gewichtslage heraus in Axialrichtung zu beschleunigen, erzeugt die durch den Sensor gemessene Axialverschiebung des Rotors ein Signal, das in der Magnetspule eine entge gengesetzte stabilisierende Feldkraft bewirkt. Der Rotor wird also bei einer axialen Lageverschiebung in die eine oder die andere Richtung ständig in seine Sollage zurück geführt. Dabei sind die stabilisierenden Axialkräfte ge genüber der axialen Lageverschiebung zeitlich in bekann ter Weise derart phasenverschoben, daß sowohl rückstel lende als auch dämpfende Kräfte den Rotor in seiner Sollage stabilisieren.

Ein Nachteil des vorbeschriebenen Magnetlagers besteht darin, daß der Rotor nur eine relativ geringe Lagerstei figkeit in radialer Richtung hat. Die Ursache hierfür ist der große Abstand zwischen den Stator- und Rotormagneten aufgrund des zwischen Trägerrohr und Rotor vorhandenen Ringkanals für die Durchführung des Fluids.

Ein anderes Magnetlager ist in der DE-OS 24 44 099 be schrieben. Dieses Magnetlager weist einen hülsenförmigen Rotor auf, dessen Stirnseiten Permanentmagnete aufweisen de Polstücke gegenüberstehen, aufgrund deren Anziehungs kräfte der Rotor in einer stabilen Lage gehalten wird. Mittels einer berührungslosen Lageabtastung können Abwei chungen von der Gleichgewichtslage festgestellt werden. Solche Abweichungen werden durch eine leistungslose elek tromagnetische Streufeldsteuerung ausgeglichen, wobei hierfür ringförmige Spulen vorgesehen sind, die an den Polstücken nahe den Spalten zu dem Rotor angeordnet sind. Ein solches Magnetlager ist für die Anordnung in einem Trägerrohr, durch das ein Fluid geleitet wird, aus räum lichen Gründen nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Magnetlager der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß eine we sentlich höhere Lagersteifigkeit insbesondere in radialer Richtung erzielt wird und es sich deshalb sehr vielseitig einsetzen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Trägerrohr den beiden Stirnseiten des Rotors gegen überliegend Radialstabilisatoren angeordnet sind, die axial magnetisierte Stabilisatormagnete und/oder Fluß leitstücke aufweisen, wobei die Flußleitstücke über elek trische Magnetspulen axial magnetisierbar sind. Dabei sollten die Radialstabilisatoren nicht über den Quer schnitt des Rotors vorstehen.

Grundgedanke der Erfindung ist es also, mittels der vor beschriebenen Radialstabilisatoren jeweils ein die Spalte zwischen Rotor und Radialstabilisatoren überbrückendes Magnetfeld in axialer Richtung zu erzeugen, das die Ro tormagnete und die Stabilisatormagnete gegenseitig an zieht. Hierdurch wird die Lagersteifigkeit bei gleicher Geometrie gegenüber dem Magnetlager nach der DE- OS 29 19 236 um mindestens eine Zehnerpotenz erhöht, ohne daß hierdurch der Ringkanal zwischen Trägerrohr und Rotor wesentlich beeinträchtigt wird. Die Radialstabilisatoren können über strömungsgünstig ausgebildete Stege mit dem Trägerrohr verbunden sein.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß von den jeweils gegenüberliegenden Stirnseiten der Radialstabili satoren und des Rotors zumindest jeweils eine sphärisch ausgebildet ist. Durch diese Ausbildung wird ein mechani sches Anlaufen von achsfernen Bereichen des Rotors und ter Radialstabilisatoren bei axialer Auslenkung des Ro tors vermieden. Zur Begrenzung der Radial- und/oder Axialbeweglichkeit des Rotors ist es zweckmäßig, daß die jeweils gegenüberliegenden Stirnflächen der Radialstabi lisatoren und des Rotors mit ineinandergreifenden komple mentären Lagerzapfen und Lagerausnehmungen versehen sind, wobei durch ein entsprechendes radiales Spiel sicherge stellt wird, daß Lagerzapfen und Lagerausnehmungen sich nur bei relativ großen Auslenkungen des Rotors in radia ler Richtung berühren.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Rotormagnete und die Stabilisatormagnete jeweils unmittelbar gegenüberliegend angeordnet sind, damit ein möglichst starkes Magnetfeld entsteht.

Nach der Erfindung ist ferner vorgeschlagen, daß die Axialstabilisiereinrichtung wenigstens eine das Träger rohr umgebende, elektrische Magnetspule sowie eine Regel einrichtung mit einem die Axialbewegung des Rotors erfas senden Sensor aufweist, wobei die Regeleinrichtung den elektrischen Stromfluß in der Magnetspule bzw. den Ma gnetspulen derart beeinflußt, daß das Magnetfeld der Ma gnetspule(n) einer Axialbewegung des Rotors aus seiner Sollage entgegenwirkt. Eine solche Axialstabilisierein richtung ist prinzipiell schon aus der DE-OS 29 19 236 bekannt und hat sich bewährt. Zweckmäßigerweise sollte die Axialstabilisiereinrichtung zwei Magnetspulen aufwei sen, die im Bereich der Radialstabilisatoren und/oder Stirnflächen des Rotors angeordnet sind, damit die Axial stabilisierung besonders wirksam ist. Vorzugsweise soll ten die Radialstabilisatoren magnetsierbare Flußleitstüc ke in einer solchen Ausbildung und Anordnung aufweisen, daß das axiale Magnetfeld im Spalt zwischen den Stirnsei ten von Radialstabilisatoren und Rotor durch das von den Magnetspulen erzeugte Magnetfeld in axialer Richtung überlagert wird, und zwar in der Weise, daß einer Axial bewegung des Rotors aus der Sollage entgegengewirkt wird. Dabei können die Magnetspulen selbst als Sensoren verwen det werden. Die Flußleitstücke sind zweckmäßigerweise auf Höhe der Magnetspulen angeordnet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Trägerrohr in Höhe des Rotors einen mit Drehstrom speisbaren Drehfeldstator aufweist und der Rotor zwischen den Rotormagneten einen radial magnetisierten Polrad magneten aufweist. Hierdurch entsteht ein Synchronmotor, in dem durch Beaufschlagung des Drehfeldstators mit Dreh strom ein Drehfeld erzeugt werden kann, das den Rotor mitnimmt, so daß dem Rotor eine Drehbewegung aufgeprägt werden kann. Das Magnetlager erhält hierdurch motorische Eigenschaften und kann durch entsprechende Ausbildung der Mantelfläche des Rotors nicht nur zu Meßzwecken, sondern auch zur Förderung des Fluids verwendet werden. Vorzugs weise sollte der Polradmagnet wenigstens vier in unter schiedlichen radialen Richtungen magnetisierte Magnetseg mente aufweisen, damit Taumelbewegungen des drehenden Ro tors aufgrund magnetischer Feldasymmetrien im Bereich der Lagerspalte zwischen Rotor und Radialstabilisatoren ent gegengewirkt wird. Der Drehfeldstator sollte mit einem elektronischen Drehstromgenerator verbunden sein, auf den eine Lastwinkelregelung einwirkt. Durch gezielte Regelung des Lastwinkels können sowohl Betrag als auch Richtung des auf den Rotor wirkenden Drehfeldes bzw. Drehmoments eingestellt und stabilisiert werden.

Die Mantelfläche des Rotors ist an den jeweiligen Ein satzzweck angepaßt. So kann der Rotor flügelartige Vor sprünge aufweisen, wenn das erfindungsgemäße Magnetlager als Flügelrad- bzw. Turbinenradmeßeinrichtung für die Durchflußmessung eingesetzt werden soll. Sofern das Ma gnetlager in oben beschriebener Weise durch einen Syn chronmotor erweitert ist, kann es als Förderpumpe einge setzt werden. Hierzu kann beispielsweise die Mantelfläche des Rotors mit wenigstens einem schraubenförmigen Steg versehen sein, so daß zwischen den einzelnen Stegwindun gen Kanäle ausgebildet werden, die eine Förderung bewir ken. Pumpen dieses Typs werden verbreitet zur Erzeugung von Hochvakuum eingesetzt.

Alternativ dazu können an der Mantelfläche des Rotors Schaufelkränze ausgebildet sein und sich diese mit kom plementären Schaufelkränzen an der Innenwandung des Trä gerrohrs axial überschneiden. Je nach Ausbildung der Schaufelkränze ergeben sich die verschiedensten Einsatz möglichkeiten, z. B. in Gasturbinen oder Hochvakuumpumpen. Die vorbeschriebene Schaufelkranzausbildung kann auch mit schraubenförmig verlaufenden Kanälen kombiniert werden. Man erhält auf diese Weise eine in der Vakuumtechnik un ter der Bezeichnung "Compoundpumpe" bekannte Pumpe mit besonders hohem Kompressionsverhältnis.

Statt Schaufelkränzen und Stegen kann die Mantelfläche des Rotors auch glatt, insbesondere zylindrisch ausgebil det sein. Sofern das Magnetlager in oben beschriebener Weise als Synchronmotor ausgebildet ist, kann dann die Viskosität gasförmiger oder flüssiger Medien dadurch ge messen werden, daß die elektrische Leistungsaufnahme des Synchronmotors zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Ro tordrehzahl gemessen wird. Diese ist zu der Reibleistung an der Mantelfläche des Rotors im wesentlichen proportio nal, wobei die Reibleistung ihrerseits ein Maß für die Viskosität des den Rotor umgebenden Mediums ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgeschla gen, daß die Mantelfläche des Rotors wenigstens einen ra dial nach außen vorstehenden Vorsprung aufweist und ein Sensor vorhanden ist, der die Axialposition des Rotors erfaßt und ein zur Axialposition proportionales Signal erzeugt. Der Vorsprung beispielsweise in Form eines Ring steges bietet die Möglichkeit zur Messung der axialen Strömungsgeschwindigkeit eines gasförmigen oder flüssigen Mediums, indem die von der Strömung über den Vorsprung auf den Rotor übertragene Axialkraft über die entspre chende axiale Positionsverschiebung des Rotors ermittelt wird, indem die Axialstabilisiereinrichtung ein entspre chendes Signal erzeugt. Beide Maßnahmen können auch mit einander kombiniert werden, sofern das Magnetlager in oben beschriebener Weise mit einem Synchronmotor versehen ist. Dann können die Axialverschiebung des Rotors sowie die dem Rotor zugeführte Antriebsleistung mit Hilfe des Synchronmotors erfaßt werden, so daß sowohl die Strö mungsgeschwindigkeit als auch die Viskosität des Fluids zeitgleich gemessen werden können.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausfüh rungsbeispielen näher veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das erfindungsge mäße Magnetlager als Meßgerät;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Kombination von Trägerrohr und Rotor in einer zweiten Ausführungsform als Pumpe;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Kombination aus Rotor und Trägerrohr in einer dritten Ausführungsform als Pumpe;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Kombination aus Trägerrohr und Rotor in einer vierten Ausführungsform als Meßgerät.

Fig. 1 zeigt ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Magnetla ger für den Einbau in ein flüssigkeits- oder gasführendes Rohr. Das Magnetlager 1 hat ein zylindrisches Trägerrohr 2, das über hier nicht näher dargestellte Flanschs als Zwischenstück in das Rohr einbaubar ist, so daß die Flüs sigkeit oder das Gas das Trägerrohr 2 durchströmt.

In dem Trägerrohr 2 befindet sich mittig ein Rotor 3, der eine zylindrische Rotorhülse 4 aufweist, an deren Außen seite Flügel 5, 6 angeformt sind. In den Endbereichen schließt die Rotorhülse 4 zwei als Permanentmagnete aus gebildete Rotormagnete 7, 8 ein, die axial magnetisiert sind. Zwischen beiden Rotormagneten 7, 8 ist ein weiterer Polradmagnet 9 angeordnet, der über den Umfang verteilt in vier radialen Richtungen magnetisiert ist.

Benachbart zu den beiden Stirnseiten des Rotors 3 sind Radialstabilisatoren 10, 11 angeordnet, die über Stege 12, 13, 14, 15 derart an der Innenseite des Trägerrohrs 2 und koaxial zum Rotor 3 befestigt sind, daß sie axial symmetrisch zum Rotor 3 liegen. Die Radialstabilisatoren 10, 11 weisen zylindrische Stabilisatorhülsen 16, 17 auf, deren Durchmesser dem der Rotorhülse 4 entsprechen. Die Radialstabilisatoren 10, 11 bilden also hinsichtlich ih rer Außenkontur Fortsetzungen des Rotors 3. Die Stabili satorhülsen 16, 17 schließen in den dem Rotor benachbar ten Bereich jeweils einen als Permanentmagnet ausgebilde ten Stabilisatormagneten 18, 19 ein, wobei die Stabili satormagnete 18, 19 derart axial magnetisiert sind, daß in den Spalten zwischen den Radialstabilisatoren 10, 11 und dem Rotor 3 ein axial gerichtetes, den Rotor 3 anziehendes Magnet feld entsteht. Diese Magnetfelder sorgen dafür, daß der Rotor 3 immer mittig zur Achse des Trägerrohrs 2 gehalten wird, al so eventuelle radiale Auslenkungen sofort wieder zurückge stellt werden. Dabei wird eine hohe Lagersteifigkeit in radia ler Richtung erzielt.

Die Radialstabilisatoren 10 weisen zusätzliche ferromagneti sche Flußleitstücke 20, 21 auf, die mit ringförmigen, elek trischen Magnetspulen 22, 23 zusammenwirken, die auf Höhe der Flußleitstücke 20, 21 angeordnet sind und das Trägerrohr 2 außenseitig umgeben. Die Magnetspulen 22, 23 sitzen innerhalb eines das Trägerrohr 2 ringförmig umgebenden Gehäuses 24, das in den stirnseitigen Bereichen gleichzeitig als Flußleitstück für die Magnetspulen 22, 23 dient. Die beiden Magnetspu len 22, 23 sind über Elektroleitungen 25, 26 mit einer Regeleinrichtung 27 verbunden. Die Regeleinrichtung 27 speist die Magnetspulen 22, 23 mit Erregerstrom. Hier durch wird der magnetische Fluß in den Spalten zwischen Rotor 3 und den Radialstabilisatoren 10, 11 so überlagert und geregelt, daß der Rotor 3 eine allseitig berührungs lose, stabile Position zwischen den Radialstabilisatoren 10, 11 einnimmt. Dabei werden die Magnetspulen 22, 23 nicht nur zur Flußregelung, sondern gleichzeitig auch als Sensorspulen für die berührungslose Abtastung der Axial position des Rotors 3 verwendet.

Zwischen den beiden Magnetspulen 22, 23 ist in dem Gehäu se 24 ein ringförmiger Drehfeldstator 28 angeordnet, der zusammen mit dem Polradmagnet 9 im Rotor 3 einen Syn chronmotor bildet. Der Drehfeldstator 28 ist hierzu mit einem elektronischen Drehstromgenerator 29 verbunden. Dieser beaufschlagt den Drehfeldstator 28 mit einem Dreh strom, wobei mittels gezielter Regelung des Lastwinkels sowohl der Betrag als auch die Richtung des auf den Rotor 3 wirkenden Drehmoments eingestellt und stabilisiert wer den kann.

Das vorbeschriebene Magnetlager 1 kann für verschiedene Zwecke eingesetzt werden. So kommt es zum Messen der Durchflußmenge von Flüssigkeiten und Gasen in Rohrleitun gen in Frage. In diesem Fall sind die Flügel 5, 6 so aus gebildet, daß die in dem Ringkanal zwischen Rotor 3 und Trägerrohr 2 durchströmende Flüssigkeit den Rotor 3 in eine zur Geschwindigkeit der Flüssigkeit proportionalen Drehzahl versetzt, wobei die Durchströmgeschwindigkeit ein Maß für das Volumen des durchfließenden Mediums dar stellt. Auch gasförmige Medien können gemessen werden. Die Messung der Drehzahl des Rotors 3 kann beispielsweise durch einen induktiven Impulsabgriff geschehen. Dabei wirkt sich für die Meßgenauigkeit vorteilhaft aus, daß der Rotor 3 des Magnetlagers 1 reibungslos gelagert ist und praktisch keinem Verschleiß ausgesetzt ist und somit auch keiner Wartung bedarf.

Sofern der Rotor 3 ohne Flügel 5, 6 ausgebildet ist, also eine glatte zylindrische Mantelfläche aufweist, kann das erfindungsgemäße Magnetlager 1 auch zur Messung der Vis kosität gasförmiger bzw. flüssiger Medien eingesetzt wer den. Zu diesem Zweck wird der Rotor 3 mit Hilfe des Dreh stromgenerators 29 und dem aus Drehfeldstator 28 und Pol radmagnet 9 bestehenden Synchronmotor in Gang gesetzt, und es wird die elektrische Leistungsaufnahme des Syn chronmotors zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Rotor drehzahl gemessen. Diese ist der Reibleistung an der Man telfläche des Rotors im wesentlichen proportional. Die Reibleistung ihrerseits ist wieder ein Maß für die Visko sität des den Rotor 3 umgebenden Mediums.

Die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 2 bis 4 unter scheiden sich von dem gemäß Fig. 1 lediglich durch ande re Formgebungen des Rotors, wobei die außerhalb des Trä gerrohrs 2 liegenden Teile mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 identisch sind und aus Übersichtlichkeits gründen weggelassen sind. In den Fig. 2 bis 4 werden diejenigen Teile mit den schon für Fig. 1 verwendeten Bezugsziffern versehen, die bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 bis 4 die gleiche Ausbildung und/oder Funk tion haben.

In Fig. 2 hat der Rotor 30 einen Außendurchmesser, der nahezu dem Innendurchmesser des Trägerrohrs 2 entspricht. In seine Mantelfläche sind schraubenartig verlaufende Ka näle - beispielhaft mit 31 bezeichnet - eingeformt. Der Rotor 30 kann über den aus Drehfeldstator 28 und Polrad magnet 9 bestehenden Synchronmotor in Drehbewegung ver setzt werden und wirkt dann als Förderpumpe. Ein solches Magnetlager 1 kann dann zur Erzeugung von Hochvakuum ein gesetzt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist ein Rotor 32 mit insgesamt acht im Abstand zueinander angeordneten Schaufeklkränze - beispielhaft mit 33 bezeichnet - ausge bildet, die aus einer Vielzahl von Einzelschaufeln - bei spielhaft mit 34 bezeichnet - bestehen. In die Zwischen räume zwischen den Schaufelkränzen 33 ragen an dem Trä gerrohr 4 befestigte Schaufelkränze - beispielhaft mit 35 bezeichnet - hinein. Sie bestehen ebenfalls aus Einzel schaufeln. Die Schaufelkränze 33 und 35 bilden die strö mungstechnischen Teile eines Turbokompressors. Durch An trieb des Rotors 32 mittels des aus Drehfeldstator 28 und Polradmagnet 9 bestehenden Synchronmotors kann die Förde rung eines gasförmigen Mediums nach Art eines Turbokom pressors bewirkt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist ein Rotor 36 vorgesehen, dessen Außenkontur sich von der des Rotors 3 gemäß Fig. 1 nur dadurch unterscheidet, daß die im we sentlichen glatte zylindrische Mantelfläche in der axia len Mitte mit einem nach außen vorstehenden Ringsteg 37 versehen ist. Dieser Ringsteg 37 bildet einen Widerstand in der Strömung eines Mediums durch das Trägerrohr 2. Hierdurch wird auf den Rotor 36 eine Axialkraft übertra gen, die zu einer entsprechenden axialen Positionsver schiebung des Rotors 36 führt. Diese wird über die Ma gnetspulen 22, 23 erfaßt und löst in der Regeleinrichtung 27 ein zur Axialverschiebung proportionales elektrisches Signal aus, das wiederum proportional zur Durchströmge schwindigkeit ist.

Da die vom durchströmenden Medium auf den Rotor 36 ausge übte Axialkraft nicht nur von der Strömungsgeschwindig keit des Mediums, sondern auch von dessen Viskosität ab hängig ist, ist es zweckmäßig, daß gleichzeitig auch die Viskosität des durchströmenden Mediums erfaßt wird. Dies geschieht - wie oben schon zu dem glatten Rotor 3 be schrieben - dadurch, daß der Rotor 36 mit Hilfe des Syn chronmotors in eine bestimmte Drehbewegung versetzt wird und die hierfür erforderliche Antriebsleistung erfaßt und als Maß für die Viskosität des durchströmenden Mediums herangezogen wird.

Um ein mechanisches Anlaufen von achsfernen Bereichen des Rotors 36 zu vermeiden, hat er eine ballig ausgebildete Stirnseite 38. Sofern es zu einer Berührung zwischen Ro tor 36 und Radialstabilisator 10 kommt, bleibt sie durch diese Ausbildung auf den Mittenbereich mit geringer Um fangsgeschwindigkeit begrenzt. Es versteht sich, daß auch die untere Stirnseite 39 entsprechend ballig ausgebildet sein kann.

Der untere Radialstabilisator 11 weist in der axialen Mitte an der dem Rotar 36 benachbarten Stirnseite einen Lagerstift 40 auf, der in eine Lagerausnehmung 41 im Ro tor 36 einfaßt. Zwischen Lagerstift 40 und Lagerausneh mung 42 ist ein so großes Spiel, daß bei normalen radia len Abweichungen des Rotors 36 keine Berührung stattfin det. Nur wenn die radiale Auslenkung zu groß wird, ver hindern Lagerstift 40 und Lagerausnehmung 41 eine weitere radiale Bewegung. Eine solche Radiallagerung kann selbst verständlich auch im Bereich des oberen Radialstabilisa tors 10 vorgesehen werden.

Claims

1. Magnetlager (1) mit einem Trägerrohr (2) und einem darin magnetisch gelagerten Rotor (3, 30, 32, 36), dessen Mantelfläche für die Interaktion mit einem durch das Trägerrohr (2) geleiteten Fluid ausgebildet ist, wobei der Rotor (3, 30, 32, 36) permanentmagne tische Rotormagnete (7, 8) für die radiale Stabili sierung des Rotors (3, 30, 32, 36) aufweist und zu sätzlich eine magnetische Axialstabilisiereinrichtung (22, 23, 27) vorhanden ist, dadurch gekennzeich net, daß in dem Trägerrohr (2) den beiden Stirnsei ten des Rotors (3, 30, 32, 36) gegenüberliegend Ra dialstabilisatoren (10, 11) angeordnet sind, die axial magnetisierte Stabilisatormagnete (18, 19) und/oder Flußleitstücke aufweisen, wobei die Fluß leitstücke über elektrische Magnetspulen axial magne tisierbar sind.

2. Magnetlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Radialstabilisatoren (10, 11) nicht über den Querschnitt des Rotors (3, 36) vorstehen.

3. Magnetlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß von den jeweils gegenüberliegenden Stirnseiten der Radialstabilisatoren (10, 11) und des Rotors (36) zumindest jeweils eine sphärisch ausge bildet ist.

4. Magnetlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die jeweils gegenüber liegenden Stirnflächen der Radialstabilisatoren (10, 11) und des Rotors (36) mit ineinandergreifenden kom plentären Lagerzapfen (40) und Lagerausnehmungen (41) versehen sind, die die Radial- und/oder Axialbeweg lichkeit des Rotors (36) begrenzen.

5. Magnetlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Rotormagnete (7, 8) und die Stabilisatormagnete (18, 19) unmittelbar ge genüberliegend angeordnet sind.

6. Magnetlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die Axialstabilisierein richtung wenigstens einen das Trägerrohr (2) umgeben de, elektrische Magnetspule (22, 23) sowie eine Regeleinrichtung (27) mit einem die Axialbewegung des Rotors (3, 30, 36) erfassenden Sensor aufweist, wobei die Regeleinrichtung (27) den elektrischen Stromfluß in der Magnetspule bzw. den Magnetspulen (22, 23) derart beeinflußt, daß das Magnetfeld der Magnetspu le(n) (22, 23) einer Axialbewegung des Rotors (3, 30, 32, 36) aus seiner Sollage entgegenwirkt.

7. Magnetlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die Axialstabilisiereinrichtung zwei Ma gnetspulen (22, 23) aufweist, die im Bereich der Ra dialstabilisatoren (10, 11) und/oder der Stirnflächen des Rotors (3, 30, 32, 36) angeordnet sind.

8. Magnetlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Radialstabilisatoren (10, 11) magneti sierbare Flußleitstücke (20, 21) in einer solchen Ausbildung und Anordnung aufweisen, daß das axiale Magnetfeld im Spalt zwischen den Stirnseiten von Ra dialstabilisatoren (10, 11) und Rotor (3, 30, 32, 36) durch das von den Magnetspulen (22, 23) erzeugte Ma gnetfeld in axialer Richtung überlagert wird.

9. Magnetlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß die Flußleitstücke (20, 21) auf Höhe der Magnetspulen (22, 23) angeordnet sind.

10. Magnetlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß das Trägerrohr (2) in Höhe des Rotors (3, 30, 32, 36) einen mit Drehstrom speisbaren Drehfeldstator (28) aufweist und der Rotor (3, 30, 32, 36) zwischen den Rotormagneten (7, 8) ei nen radial magnetisierten Polradmagneten (9) auf weist.

11. Magnetlager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß der Polradmagnet (9) wenigstens vier in un terschiedlichen Radialrichtungen magnetisierte Ma gnetsegmente aufweist.

12. Magnetlager nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge kennzeichnet, daß der Drehfeldstator (28) mit einem elektronischen Drehstromgenerator (29) verbunden ist, auf den eine Lastwinkelregelung einwirkt.

13. Magnetlager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß wenigstens ein schrau benförmiger Steg zwecks Bildung schraubenförmiger Ka näle (31) an der Mantelfläche des Rotors (30) vorge sehen ist.

14. Magnetlager nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da durch gekennzeichnet, daß an der Mantelfläche des Rotors (32) Schaufelkränze (33) ausgebildet sind und sich diese mit komplementären Schaufelkränzen (35) an der Innenwandung des Trägerrohrs (2) axial über schneiden.

15. Magnetlager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Ro tors glatt, insbesondere zylindrisch ausgebildet ist.

16. Magnetlager nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Rotors (36) wenigstens einen radial nach außen vorstehenden Vorsprung (37) aufweist und ein Sensor vorhanden ist, der die Axialposition des Rotors (36) erfaßt und ein zur Axialposition proportionales Si gnal erzeugt.

17. Verwendung des Magnetlagers nach einem der Ansprüche 1 bis 16 als Meßeinrichtung für die Strömungsge schwindigkeit und/oder die Viskosität des durch das Trägerrohr (2) geleiteten Fluids.