Reduzierung des Bauraums bei einem aktiven dreipoligen Radialmagnetlager unter Verwendung von siebgedruckten Wicklungen

Der nachhaltige Umgang mit der zur Verfügung stehenden Energie und Ressourcen wird in Zukunft einen immer höheren Stellenwert erlangen. Dabei werden Magnetlager eine zunehmende Rolle spielen. Sie arbeiten berührungsfrei und damit schmiermittelfrei, wodurch sie in Umgebungen, in denen es auf höchste Reinheit ankommt, eingesetzt werden können. Der Wartungsaufwand ist durch fehlenden mechanischen Abrieb reduziert und die Lebensdauer dadurch erhöht. Die Betriebskosten sind darüber hinaus geringer, da die auftretenden Verluste gerade im Bereich hoher Drehzahlen 1/5 bis 1/20 derer konventioneller Lager betragen. Es haben sich drei verschiedene Bauformen für magnetische Lager herauskristallisiert, welche sich in ihrem Aufbau, Verlusten, Einsatzmöglichkeiten oder auch ihrer Regelbarkeit unterscheiden. Der vom Aufbau her einfachste Typ ist das Unipolarmagnetlager. In diesem Beitrag soll dafür die Bauraumreduzierung im Bereich der Wicklung durch den Einsatz siebgedruckter Leiter, wie sie bereits seit längerem für Kleinantriebe in der wissenschaftlichen Diskussion sind [1], [2], untersucht werden. Das Siebdruckverfahren erlaubt es, besonders dünne flächige Leiter herzustellen, die aufgrund des Verhältnisses zwischen Querschnittsfläche und Oberfläche ein besseres Wäremeabgabevermögen aufweisen als Runddraht und daher Stromdichten von bis zu 100A/mm2 zulassen. Ziel ist es, bei gleicher Lagerkraft und gleichem Rotordurchmesser das Bauvolumen und damit die Masse des Lagers signifikant zu reduzieren. Erste Berechnungen zeigen, dass eine Reduzierung des Volumens um bis zu 50% denkbar ist. Technisch möglich ist darüber hinaus auch eine Integration von mittels Siebdruck hergestellten Sensoren zur Lagemesseung. Besonders günstig erscheinen in diesem Zusammenhang kapazitive Lagesensoren. Als Ergebnis sollen konstruktive Vorschläge für den Bau magnetischer Lager mit siebgedruckten Wicklungen gemacht werden.