Welle zuverlässig schwebend gelagert

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Die Elektronik sollte ein ähnliches Dynamikspektrum bieten wie die von Siemens, denn bei einem Magnetlager ist es wichtig, hohe Spannungen und Ströme zu haben, um dynamisch schnell regeln zu können. „Im Vergleich zum Wettbewerb, der mit 125 V arbeitet, haben wir bei den kleinen Größen, die wir gerade entwickeln, das Dreifache an Spannung, also 380 V, realisiert, bei den großen Systemen das Doppelte“, erklärt Duppe. Diese leistungsstärkere Elektronik erlaubt neben größeren Luftspalten im Magnetlager eine leistungsgerechte Anpassung der Elektronik an individuelle Anforderungen der Kunden. Durch höhere Ströme bei gleichbleibender Spannung kann die dynamische Tragkraft des Magnetlagers erhöht werden, sodass auch Rotoren mit größeren Unwuchten durch das Magnetlager sicher und stabil gelagert werden können.

Das Produkt wurde nicht komplett neu entwickelt, sondern ist bereits im Bereich der Werkzeugmschinen für Rundtische umgesetzt. Für die Magnetlagersysteme hat man die IDAM-Elektronik lediglich erweitert. So besitzt nun auch der Mikrocontroller eine entsprechende Leistung, um zukünftigen Entwicklungen, beispielsweise hinsichtlich selbststeuernder Regelung, gewachsen zu sein. Für den Anlagenbetreiber hat diese Schaeffler-eigene Lösung ebenfalls Vorteile: Bislang war es notwendig, für jeden Prozess eine separate Leistungselektronik vorzusehen. Mit der Parametrisierbarkeit der Elektronik des FAG Active Magnetic Bearing kann der Kunde nun eigenständig den Betrieb der Magnetlager beeinflussen.

Von der Komponente Spindellager zum Lagersystem

Kernkomponente des Magnetlagers sind aufeinander abgestimmte Magnet- und Fanglagersysteme. Eine wichtige Komponente ist hierbei das Fanglager selbst. Dieses besteht zunächst aus dem Spindellager, das aus Innenring, Außenring und Keramikkugeln aufgebaut ist. Hinzu kommen das Lagergehäuse, Dämpfungselemente und Federn zur Vorspannung. Einzigartig ist die Abdichtung der Fanglager durch eine berührungslose Dichtung.

An diese Fanglager stellt man hohe Anforderungen, denn sie müssen hohe Prozesskräfte aushalten, die nicht vorhergesagt werden können. Fehlfunktionen im Betrieb können beispielsweise Stromausfälle und überhöhte Prozesskräfte sein. Das Magnetlager selbst kann aber nur eine gewisse Kraft kompensieren, die höchste Belastung geht dann auf das Fanglagersystem. Es zeichnet sich deshalb durch bestimmte Eigenschaften aus, wie Duppe erklärt: „Ein solches Lager muss Impulskräfte aufnehmen. Es wird innerhalb kürzester Zeit aus dem Stillstand auf Maximaldrehzahl beschleunigt und muss deshalb hohe Dynamiken und hohe Kräfte tragen können. Diese Kräfte muss es dann reversibel ableiten, darf also keinen Schaden nehmen. Außerdem muss es natürlich die Funktion der Maschine sicherstellen.“

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