Magnetsysteme - Berührungslose Rotation

08.03.2015

Seit der Gründung ihres Tochterunternehmens S2M im Jahr 1976 kann SKF stolz darauf sein, im Bereich der aktiven Magnetlagerung und der Dauermagnettechnik für hochtourige Elektromotoren weltweit führend zu sein.

SKF Magnetsystemlösungen sind speziell auf hohe Drehzahlen ausgelegt und bieten ausgezeichnete Betriebssicherheit sowie außerordentliche Energieeffizienz.

SKF ist weltweit der Marktführer im Entwickeln, Herstellen, Vermarkten und Vertreiben von aktiven Magnetlagerungen sowie hochdrehenden Motoren, weshalb die SKF Technik auch in einer Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz kommt.

Einerseits arbeiten derzeit über 120.000 Turbomolekular-Vakuumpumpen (primär für die Halbleiterindustrie) mit Magnetsystemkomponenten von SKF.

Andererseits sind über 700 Turbomaschinen mit Magnetlagern von SKF in Erdgasprozessen (Upstream, Midstream und Downstream) im Einsatz. Auch im Bereich Magnetlager für die ersten am Meeresgrund installierten Erdgas-Kreiselkompressoren ist SKF wieder wegweisend.

Wir möchten mit Ihnen unsere Leidenschaft für Technik teilen – und für die vielen Möglichkeiten, die sie in den verschiedensten Industrieanwendungen bietet.

Unsere Kunden profitieren von Premium-Produkten, unserer technischen Kompetenz und vielfältigen Beratungsleistungen.

Technik und wichtige Vorteile

SKF Magnetsysteme umfassen aktive Magnetlager und schnelllaufende Elektromotoren und Generatoren mit Dauermagnet, einschließlich Leistungselektronik mit Digitalsteuerung und -überwachung, und sind speziell auf hochtourige kommerzielle und industrielle Anwendungen ausgelegt.

SKF Magnetlager werden für leichte und schwere rotierende Maschinen eingesetzt und sorgen im Vergleich zu anderen mechanischen, hydrodynamischen oder Gaslagern für ein Plus an Leistung und Zuverlässigkeit.
SKF Dauermagnet-Elektromotoren mit Drehzahlregelung und hoher Geschwindigkeit sind mit einer Leistung im Megawattbereich erhältlich und bieten im Vergleich zu anderen Arten von Antrieben (einschließlich Getriebemotoren) die höchste Energieeffizienz.

SKF Magnetsysteme sind eine nachhaltige Lösung für eine breite Palette an industriellen und kommerziellen Hochgeschwindigkeitsanwendungen, mit Schwerpunkt auf Robustheit, Herstellbarkeit und Schlüsselleistungen:
  • hohe Betriebssicherheit
  • hohe Energieeffizienz
  • kein mechanischer Komponentenverschleiß, daher längere Lebensdauer
  • praktisch wartungsfrei
  • umweltfreundlich, schmierungsfrei und hochrein
  • sehr hohe Drehzahlen, praktisch vibrationsfrei
  • eingebaute leistungsfähige Zustandsüberwachung

Aktive Magnetlager

Aktive SKF Magnetlagerungen heben die rotierende Welle an und halten Sie in ihrer Position. Sie tun dies durch Anwendung gesteuerter elektromagnetischer Kräfte, die in radialer und axialer Richtung auf den Rotor einwirken.

Der radiale Magnetlager-Stator enthält Elektromagneten, die in der Regel aus Elektroblechen mit um den Nord- und den Südpol gewickelten Kupferspulen bestehen. An jede Spule wird ein Strom angelegt, um Anziehungskräfte an den laminierten Eisenrotorteilen zu erzeugen, sodass die Welle innerhalb des Lagers angehoben wird. Das Spiel bzw. der magnetische Luftspalt zwischen Stator und Rotor hat je nach Anwendung eine Größe von 0,5 bis 1,0 mm, wodurch keinerlei Kontaktreibung und kein Komponentenverschleiß auftritt und auch keine Schmierung erforderlich ist. Die axial ausgerichtete Lagerkonstruktion ist ähnlich, enthält jedoch eher einen soliden Statorkern und solide Rotorteile als laminierte.
Darüber hinaus sind von SKF auch andere Magnetlageranordnungen erhältlich. So z. B. ein konisches Magnetlager, bei dem nur zwei Lagerstatoren radiale und axiale Kräfte auf die Welle ausüben.

SKF Positionssensoren messen die radiale und die axiale Verschiebung der Welle zuverlässig. Für leichtere rotierende Maschinen wird eine "sensorlose" Lösung angeboten, die Sensor und Elektromagnet in einem Stator miteinander kombiniert. Die Leistungselektronik ist mit einer digitalen Steuerung versehen, um die Elektromagneten mit Strömen zu versorgen und um die Welle in der vorher festgelegten Position zu halten. Diese digitale Steuerung ermöglicht optimierte Steifigkeit und Schwingungsdämpfung sowie Spezialfunktionen wie automatisches Auswuchten.

Das vollständige aktive Magnetlagersystem besteht aus:
  • einem Überwachungssystem, das in Echtzeit Informationen zu Wellenposition, Schwingungen, Strömen (Belastungen), Temperaturen, Alarmmeldungen und Sicherheitsmanagement liefert
  • Zusatzlagern, die die Welle im Stillstand stützen, jedoch nicht damit in Berührung kommen, wenn die Magnetlager mit Energie versorgt werden 
  • einer Stromzufuhr mit Batterien oder von einem hochdrehenden Motor, um das tragende Magnetfeld auch bei einem Stromausfall aufrecht zu erhalten

SKF Magnetlager sind in einer Vielzahl von industriellen und gewerblichen Anwendungen einsetzbar. Sie decken ein breites Spektrum an Belastungen ab, von wenigen Newtons bei leichten und hochdrehenden Turbomolekular-Vakuumpumpen bis hin zu über 30 Tonnen schweren Axiallagern, die 8 Meter lange Wellen von Wasserturbinen anheben. Die entsprechende Leistungselektronik mit digitaler Steuerung ist ab wenigen Ampere bei 48 V DC bis hin zu 30 Ampere bei 300 V DC erhältlich, wie sie in 30 MW-Pipeline-Kompressoren zum Einsatz kommen. Bei der Konstruktion von SKF Magnetlagern liegt der Schwerpunkt auf Robustheit, Herstellbarkeit und Nachhaltigkeit. Sie bietet folgende Vorteile:

  • hohe Betriebssicherheit
  • hohe Energieeffizienz
  • kein mechanischer Komponentenverschleiß, daher längere Lebensdauer 
  • praktisch wartungsfrei
  • umweltfreundlich, schmierungsfrei und hochrein
  • sehr hohe Drehzahlen
  • praktisch wartungsfrei
  • geeignet für diverse Prozessgase und Vakuumumgebungen, ermöglichen luftdichte Maschinenkonstruktionen
  • eingebaute leistungsfähige Zustandsüberwachung

Motoren und Generatoren mit hohen Drehzahlen

Bei Permanentmagnetmotoren bzw. -generatoren dient der Rotor als Grenze. Er wird bei variabler Geschwindigkeit mit der Rotation des Statormagnetfelds und den Wechselströmen synchronisiert, die dem mechanischen Drehmoment entgegen wirken.

SKF legt seine Permanentmagnetmotoren und -generatoren für höchste Ermüdungsbeständigkeit und Belastungsspitzen aus und setzt kosteneffiziente, energiereiche Magnete ein, priorisiert eine stabile Leistung vor Temperaturwerten und die Rendite vor der Möglichkeit der versehentlichen Entmagnetisierung durch einen Kurzschluss. Mit SKF Rückhaltehülsen aus Kohlefasern ist es möglich, Umfangsgeschwindigkeiten von über 250 Metern in der Sekunde zu erzielen. SKF bietet vollständige Systeme einschließlich Elektroantrieb (Frequenzumrichter) mit sensorloser Steuerung an, um eine vollständige Kompatibilität mit Motor bzw. Generator zu gewährleisten.

Die Permanentmagnetmotoren und -generatoren von SKF erfüllen alle Anforderungen an Robustheit und Herstellbarkeit für industrielle und gewerbliche Anwendungen. Es sind problemlos Energieeinsparungen von über 98 % und Drehzahlen über 120.000 U/min erreichbar. Der Anwendungsbereich beginnt bei wenigen Hundert Watt von Turbomolekular-Vakuumpumpen und reicht bis zu einer Leistung im Megawattbereich bei sehr großen Kältemittelkreiselverdichtern.

Hochdrehende SKF Permanentmagnetmotoren und -generatoren mit aktiven Magnetlagern sind All-in-One-Lösungen und bieten beste Werte in puncto Energieeffizienz, Kompaktheit, Schwingungen und Geräuschpegel.

Mehr Informationen >>