Magnetlager

Funktionsweise Magnetlager

• Magnetlager funktionieren durch die gezielte Erzeugung von Magnetfeldern, um rotierende Wellen berührungslos und stabil zu lagern. Elektromagneten erzeugen ein Magnetfeld, das die Welle zentriert und Schwebezustände ermöglicht.
• Optional messen Sensoren kontinuierlich die Position der Welle, und ein Regelungssystem passt das Magnetfeld sofort an, um Positionsabweichungen zu korrigieren.
• Dadurch werden mechanische Reibung und Verschleiß vermieden, was eine hohe Lebensdauer und Effizienz selbst bei hohen Drehzahlen und in extremen Umgebungen ermöglicht. Zudem lassen sich Schwingungen effektiv kontrollieren, was die Gesamtleistung der Systeme steigert.

Bauformen und Bauarten Magnetlager

• Magnetlager gibt es hauptsächlich in zwei Bauarten: aktive und passive Lager. Aktive Magnetlager nutzen Elektromagnete, die über ein Regelungssystem gesteuert werden, um die Welle präzise zu stabilisieren.
• Passiv-Magnetlager hingegen arbeiten ohne aktive Steuerung und basieren meist auf Permanentmagneten, die einfache, stabile Anwendungen unterstützen, jedoch weniger flexibel sind.
• Zudem gibt es hybride Systeme, die passive und aktive Komponenten kombinieren, um Stabilität und Energieeffizienz zu optimieren und unterschiedliche Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

Leistungsparameter Magnetlager

• Widerstand: Der elektrische Widerstand der Spule ist entscheidend für die Stromaufnahme und kann durch die Dicke des Drahtes und die Anzahl der Windungen beeinflusst werden.

• Induktivität (L): Gemessen in Henry (H), gibt die Induktivität an, wie gut die Spule ein Magnetfeld erzeugt.
• Maximale Temperatur: Magnetspulen sind auf bestimmte Betriebstemperaturen ausgelegt, die von den verwendeten Materialien abhängen. Überhitzung kann zu einem Verlust der magnetischen Eigenschaften oder zu einer Beschädigung der Isolation führen.

Aufbau Magnetlager

• Tragkraft: Die Tragkraft gibt an, wie viel Gewicht das Magnetlager im Schwebezustand stabil halten kann. Sie ist ein kritischer Faktor bei der Auswahl des Lagers, da sie die maximale Belastung bestimmt, die das Lager bewältigen kann, ohne die Welle zu destabilisieren oder den Schwebezustand zu verlieren.
• Steifigkeit: Die Steifigkeit beschreibt, wie widerstandsfähig das Magnetlager gegenüber Positionsänderungen der Welle ist. Höhere Steifigkeit führt zu präziserer Stabilisierung, da sie mechanische Abweichungen oder externe Einflüsse, wie Vibrationen, effektiver korrigiert und eine genaue Position der Welle beibehält.
• Dämpfung: Die Dämpfung ist die Fähigkeit des Magnetlagers, Schwingungen und Vibrationen zu reduzieren, die durch Drehbewegungen oder äußere Störungen entstehen. Gute Dämpfungseigenschaften verbessern die Laufruhe und verlängern die Lebensdauer der gesamten Maschinenstruktur, indem sie Belastungen minimieren.
• Regelgeschwindigkeit: Die Regelgeschwindigkeit bestimmt, wie schnell das Magnetlager-System auf Positionsabweichungen reagiert und die Magnetkräfte anpasst. Eine hohe Regelgeschwindigkeit ist entscheidend für dynamische Anwendungen, in denen schnelle Korrekturen notwendig sind, um die Welle stets stabil zu halten.
• Maximale Drehzahl: Die maximale Drehzahl beschreibt die höchste Rotationsgeschwindigkeit, die das Magnetlager stabil unterstützen kann. Sie ist ein wesentlicher Parameter für Hochgeschwindigkeitsanwendungen, da das Lager bei Erreichen dieser Grenze stabil bleibt, ohne an Präzision oder Zuverlässigkeit einzubüßen.

Anwendungen Magnetlager

• Turbomaschinen: In Kompressoren, Turbinen und Pumpen ermöglichen Magnetlager hohe Drehzahlen und minimieren Reibung und Verschleiß. Sie sind ideal für den Einsatz in sensiblen Umgebungen, wie z. B. der Öl- und Gasindustrie, wo eine hohe Zuverlässigkeit erforderlich ist.
• Medizintechnik: In MRT-Geräten und Blutzentrifugen kommen Magnetlager aufgrund ihrer kontaktlosen Lagerung zum Einsatz. Sie ermöglichen vibrationsfreie, präzise und hygienische Anwendungen ohne Partikelabrieb, was besonders wichtig für sterile Umgebungen ist.
• Energieerzeugung: In Generatoren und Windkraftanlagen bieten Magnetlager eine langlebige, wartungsarme Lösung. Die kontaktfreie Lagerung reduziert Ausfallzeiten und verlängert die Lebensdauer, was in der Energieproduktion von großem Vorteil ist.
• Vakuum- und Reinraumtechnik: In Halbleiter- und Beschichtungsanlagen verhindern Magnetlager Verunreinigungen durch Schmierstoffe oder Abrieb. Ihre berührungslose Funktionsweise ist ideal für Anwendungen, bei denen eine saubere Umgebung zwingend erforderlich ist.

Umweltanforderungen Magnetlager

• Magnetlager müssen hohen Umweltanforderungen wie IP-Schutz und Temperaturbeständigkeit entsprechen. Ein hoher IP-Schutz (z.B. IP67) schützt vor Staub und Wasser, was in rauen Industrieumgebungen essenziell ist. Zudem sind sie oft für Betriebstemperaturen bis 150 °C oder höher ausgelegt, um auch bei extremer Hitze stabil zu bleiben. Diese Robustheit erhöht die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Lager in anspruchsvollen Anwendungen.