Analyse eines unipolaren dreipoligen Radialmagnetlagers

Aktive magnetische Radiallager werden bisher meist als heteropolare Lager mit drei oder vier Polpaaren aufgebaut. Die leichte Regelbarkeit in zwei mechanisch und magnetisch unabhängigen Lagerachsen ist von Vorteil, von Nachteil dagegen, dass zwei oder vier Verstärker notwendig sind und die hohe Zahl von Ummagnetisierungen die Lagerverluste erhöhen /1/. Der insgesamt große Aufwand an Eisen und Kupfer sowie die Verwendung spezieller Pulssteller zur Stromversorgung der Magnetwicklungen haben dazu geführt nach Lösungen zu suchen, die standardisierte Teile verwenden. Neuere Entwicklungen streben deshalb den Einsatz von Magnetlagern an, die mit herkömmlichen Dreiphasen-Wechselrichtern betrieben werden können /2/. Dort wird ein klassischer Motorblechschnitt verwendet . Die Wicklungen sind verteilt am Umfang in den Nuten untergebracht. Ein besonderes Wickelschema führt zu gewünschten mehrpoligen Anordnungen. Bei einer dreiphasigen Ausführung ist wieder ein Standardwechselrichter einsetzbar. Es werden verschiedene Wicklungsschemen diskutiert, die darauf abzielen getrennte Magnetflußpfade zu erzeugen. Dies bringt eine Verminderung der Kraftkopplungen zwischen den Achsen mit sich, führt aber andererseits zu einer reduzierten Ausnutzung der bestehenden Magnetkreise, weil bestimmte Rückschlußwege für den Fluss ungenutzt bleiben und die Rückenhöhe dann meist für den Gesamtfluß ausgelegt werden muß. In /3/ wird dieser Nachteil beseitigt, indem ein dreipoliges Unipolarlager vorgeschlagen wird. Aus Gründen der starken Verkopplung wird das Radiallager durch einen zweiten Statorring ergänzt mit einer räumlichen Magnetpolverschiebung gleichsinnig erregter Magnetspulen um 180°. Die dort gezeigten experimentellen Ergebnisse weisen eine erhebliche Lagebeeinflussung zwischen der x- und y-Achse aufgrund der bestehenden Verkopplungen auf. Eine bereits in /4/ publizierte Arbeit weist auf die Schwierigkeiten der entstehenden Verkopplungen hin. Eine eingehende Analyse dieser Zusammenhänge scheint deshalb angebracht.