DE212019000161U1 - Magnetic bearing and vacuum pump with such a magnetic bearing - Google Patents

Magnetic bearing and vacuum pump with such a magnetic bearing Download PDF

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Abstract

Magnetlager zum Abstützen eines umlaufenden Elements, mit:
einem nichtumlaufenden ersten Magnetelement und einem zweiten Magnetelement, das relativ zum ersten Magnetelement umläuft:
wobei das erste Magnetelement und das zweite Magnetelement sich in gegenseitiger Abstoßung befinden, um ein kontaktloses Lager aufrechtzuerhalten,
wobei das erste Magnetelement und/oder das zweite Magnetelement einen aus einem magnetischen Material hergestellten Permanentmagneten aufweist,
wobei das magnetische Material eine relative magnetische Permeabilität µr (T1) bei einer Temperatur T1 und eine relative magnetische Permeabilität µr (T2) bei einer zweiten Temperatur T2 hat, was µr (T1) < µr (T2) bei T1 < T2 erfüllt, um die Zunahme der ausgeübten Axialkraft aufgrund des Temperaturanstiegs von T1 nach T2 zu kompensieren.

Figure DE212019000161U1_0000
Magnetic bearing to support a rotating element, with:
a non-rotating first magnetic element and a second magnetic element which rotates relative to the first magnetic element:
wherein the first magnetic element and the second magnetic element are in mutual repulsion to maintain a contactless bearing,
wherein the first magnetic element and / or the second magnetic element has a permanent magnet made of a magnetic material,
wherein the magnetic material has a relative magnetic permeability µ r (T 1 ) at a temperature T 1 and a relative magnetic permeability µ r (T 2 ) at a second temperature T 2 , which is µ r (T 1 ) <µ r (T 2 ) fulfilled at T 1 <T 2 in order to compensate for the increase in the exerted axial force due to the temperature rise from T 1 to T 2 .
Figure DE212019000161U1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Magnetlager zum Abstützen eines umlaufenden Elements, insbesondere eines Rotors einer Vakuumpumpe. Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Vakuumpumpe mit einem solchen Magnetlager und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Magnetlagers.The present invention relates to a magnetic bearing for supporting a rotating element, in particular a rotor of a vacuum pump. The invention also relates to a vacuum pump with such a magnetic bearing and a method for producing such a magnetic bearing.

Bekannte Vakuumpumpen weisen ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass auf. In dem Gehäuse ist ein motorgetriebener Rotor angeordnet, wobei der Rotor mehrere Rotorelemente aufweist, die mit Statorelementen zusammenwirken, um ein gasförmiges Medium vom Einlass zum Auslass zu befördern. Insbesondere ist für Turbomolekular-Vakuumpumpen die Drehzahl des Rotors sehr hoch und kann bis zu mehreren tausend Umdrehungen pro Minute betragen. Dies bringt hohe Anforderungen an die Lager mit sich, mit welchen der Rotor im Gehäuse abgestützt ist.Known vacuum pumps have a housing with an inlet and an outlet. A motor-driven rotor is arranged in the housing, the rotor having a plurality of rotor elements which interact with stator elements in order to convey a gaseous medium from the inlet to the outlet. For turbo-molecular vacuum pumps in particular, the speed of the rotor is very high and can be up to several thousand revolutions per minute. This places high demands on the bearings with which the rotor is supported in the housing.

Es ist bekannt, Magnetlager zu verwenden, um den umlaufenden Rotor der Vakuumpumpe gegen das Gehäuse abzustützen. Das Magnetlager weist ein erstes nichtumlaufendes Magnetelement auf, das mit dem Gehäuse verbunden ist, und ein zweites umlaufendes Magnetelement, das mit dem Rotor verbunden ist. Das erste Magnetelement und das zweite Magnetelement sind in enger Nähe zueinander angeordnet, während sie sich gegenseitig abstoßen, um ein kontaktloses Lager aufrechtzuerhalten. Dies bringt den Vorteil, dass kein Öl oder Fett notwendig ist, das durch Ausgasen das Vakuum verunreinigen könnte. Aus Kostengründen ist gewöhnlich nur das Lager am Hochvakuumende zum Einlass der Vakuumpumpe hin als Magnetlager aufgebaut. Das zweite Lager auf der Hochdruckseite zum Auslass der Vakuumpumpe hin kann als Wälzlager aufgebaut sein, da eine Verunreinigung des Vakuums durch Fett oder Öl in diesem Bereich vernachlässigbar ist.It is known to use magnetic bearings to support the rotating rotor of the vacuum pump against the housing. The magnetic bearing has a first non-rotating magnetic element which is connected to the housing, and a second rotating magnetic element which is connected to the rotor. The first magnetic element and the second magnetic element are arranged in close proximity to each other while repelling each other to maintain a non-contact bearing. This has the advantage that no oil or fat is required, which could contaminate the vacuum through outgassing. For cost reasons, usually only the bearing at the high vacuum end towards the inlet of the vacuum pump is designed as a magnetic bearing. The second bearing on the high pressure side towards the outlet of the vacuum pump can be designed as a roller bearing, since contamination of the vacuum by grease or oil is negligible in this area.

Beim Betrieb der Vakuumpumpe kann die Temperatur des Rotors ansteigen. Gewöhnlich unterliegt magnetisches Material, das für das Magnetlager verwendet werden könnte, bei ei nem Ansteigen der Temperatur einer Schwächung der magnetischen Stärke. Daher werden bei bekannten Magnetlagern gewöhnlich SmCo-Magnete verwendet, was Permanentmagnete ergibt, die relativ stabil gegen einen Temperaturanstieg sind, um die radiale Steifigkeit selbst bei höheren Temperaturen aufrechtzuerhalten.When the vacuum pump is operated, the temperature of the rotor can rise. Usually, magnetic material that could be used for the magnetic bearing is subject to a decrease in magnetic strength as the temperature rises. Therefore, known magnetic bearings commonly use SmCo magnets, resulting in permanent magnets that are relatively stable against a rise in temperature in order to maintain radial rigidity even at higher temperatures.

Gewöhnlich sind das erste Lager und das zweite Lager so angeordnet, dass aufgrund eines kleinen Versatzes des Magnetlagers aus der Neutralposition eine Vorspannung auf das Wälzlager vorhanden ist, so dass eine Axialkraft auf das Wälzlager/Zweitlager auf der Hochdruckseite ausgeübt wird, um eine radiale Steifigkeit des Rotors aufrechtzuerhalten. Jedoch kann während des Betriebs die Temperatur des Rotors derart ansteigen, dass der Rotor sich aufgrund der Wärmedehnung verlängert. Dadurch wird die Vorspannung auf das Wälzlager erhöht, was in einem schnellen Verschleiß des Wälzlagers resultiert. Daher ist die Standzeit des Wälzlagers verringert.Usually, the first bearing and the second bearing are arranged in such a way that, due to a small offset of the magnetic bearing from the neutral position, there is a preload on the roller bearing, so that an axial force is exerted on the roller bearing / second bearing on the high pressure side in order to achieve a radial rigidity of the Maintain rotor. However, during operation, the temperature of the rotor can rise to such an extent that the rotor is elongated due to the thermal expansion. This increases the preload on the roller bearing, which results in rapid wear of the roller bearing. Therefore, the life of the rolling bearing is reduced.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Magnetlager zu schaffen, das in der Lage ist, eine Wärmedehnung zu kompensieren. Des weiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vakuumpumpe zu schaffen, die in hohem Maße dauerhaft ist.It is an object of the present invention to provide a magnetic bearing which is capable of compensating for thermal expansion. It is also an object of the invention to provide a vacuum pump which is highly durable.

Die oben erwähnten Probleme werden durch das Magnetlager gemäß Anspruch 1 und 9 sowie durch die Vakuumpumpe gemäß Anspruch 10 gelöst.The above-mentioned problems are solved by the magnetic bearing according to claims 1 and 9 and by the vacuum pump according to claim 10.

Das Magnetlager nach der vorliegenden Erfindung zum Abstützen eines umlaufenden Elements, insbesondere eine Rotors einer Vakuumpumpe, weist ein nichtumlaufendes erstes Magnetelement und ein zweites Magnetelement auf, das relativ zum ersten Magnetelement umläuft. Dabei ist insbesondere das nichtumlaufende erste Magnetelement mit einem statischen Element einer umlaufenden Einrichtung wie beispielsweise einem Gehäuse einer Vakuumpumpe verbunden, während das zweite Magnetelement mit dem umlaufenden Element verbunden ist, insbesondere einem Rotor einer Vakuumpumpe. Dabei sind das erste Magnetelement und das zweite Magnetelement in enger Nähe zueinander und in gegenseitiger Abstoßung angeordnet, um ein kontaktloses Lager aufrechtzuerhalten, das auch reibungslos ist. Daher ist kein Fett oder Öl notwendig, und das Magnetlager kann in Hochvakuum-Umgebungen ohne Gefahr der Kontaminierung des Vakuums durch Ausgasen eingesetzt werden. Vorzugsweise ist das erste Magnetelement relativ zum zweiten Magnetelement derart angeordnet, dass eine Axialkraft auf das umlaufende Element ausgeübt wird. Daher kann das erste Magnetelement von einer Neutralposition relativ zum zweiten Magnetelement versetzt angeordnet sein. Diese ausgeübte Axialkraft kann eine Vorspannung in einem zweiten Lager hervorrufen, die ebenfalls das umlaufende Element abstützt. Das erste Magnetelement und/oder das zweite Magnetelement ist ein Permanentmagnet, der aus einem magnetischen Material hergestellt ist, wobei das magnetische Material eine relative magnetische Permeabilität µr(T1) bei einer ersten Temperatur T1 und eine relative magnetische Permeabilität µr (T2) bei einer zweiten Temperatur T2 hat, was µr (T1) < µr (T2) erfüllt, wobei die erste Temperatur kleiner als die zweite Temperatur ist. Die relative magnetische Permeabilität ist dabei definiert als µr = B/(H ·µ0), wobei B die magnetische Flussdichte ist, H die magnetische Feldstärke ist, und µ0 die Vakuum-Permeabilität ist. Daher nimmt die relative magnetische Permeabilität des als erstes Magnetelement und/oder als zweites Magnetelement verwendeten magnetischen Materials zu, während die magnetische Feldstärke H bei einem Anstieg der Temperatur abnimmt. Durch Abnahme der magnetischen Feldstärke H kann eine Zunahme einer zusätzlichen Axialkraft aufgrund des Temperaturanstiegs von T1 nach T2 kompensiert werden, wobei Kompensation hier und im Folgenden als volle Kompensation, teilweise Kompensation oder sogar Überkompensation verstanden werden kann. Diese zusätzliche Axialkraft kann aufgrund der Wärmedehnung des umlaufenden Elements induziert werden, die aufgrund einer Abnahme der magnetischen Stärke mindestens eines der Magnetelemente kompensiert wird. Daher wird die Vorspannung auf ein das umlaufende Element abstützende Zweitlager, die von der Wärmedehnung des Rotors herrührt, durch das erfindungsgemäße Magnetlager reduziert, und die Vorspannung auf das zweite Magnetlager kann innerhalb der zulässigen Grenzen aufrechterhalten werden, um ein Durchrutschen oder eine Ermüdung des zweiten Lagers zu vermeiden.The magnetic bearing according to the present invention for supporting a rotating element, in particular a rotor of a vacuum pump, has a non-rotating first magnetic element and a second magnetic element which rotates relative to the first magnetic element. In particular, the non-rotating first magnetic element is connected to a static element of a rotating device such as a housing of a vacuum pump, while the second magnetic element is connected to the rotating element, in particular a rotor of a vacuum pump. At this time, the first magnetic element and the second magnetic element are arranged in close proximity to each other and in mutual repulsion to maintain a non-contact bearing that is also smooth. Therefore, no grease or oil is necessary and the magnetic bearing can be used in high vacuum environments without the risk of contaminating the vacuum through outgassing. The first magnetic element is preferably arranged relative to the second magnetic element in such a way that an axial force is exerted on the rotating element. The first magnetic element can therefore be arranged offset relative to the second magnetic element from a neutral position. This exerted axial force can cause a preload in a second bearing, which also supports the rotating element. The first magnetic element and / or the second magnetic element is a permanent magnet made of a magnetic material, the magnetic material having a relative magnetic permeability μ r (T 1 ) at a first temperature T 1 and a relative magnetic permeability μ r (T 2 ) at a second temperature T2 has what µ r (T 1 ) <µ r (T 2 ) fulfills, the first temperature being lower than the second temperature. The relative magnetic permeability is defined as µ r = B / (H · µ 0 ), where B is the magnetic flux density, H is the magnetic field strength, and µ 0 is the vacuum permeability. Therefore, the relative magnetic permeability of the magnetic material used as the first magnetic element and / or as the second magnetic element increases, while the magnetic field strength H decreases with an increase in temperature. By decreasing the magnetic field strength H, an increase in an additional axial force due to the temperature increase from T 1 to T 2 can be compensated, with compensation here and below being understood as full compensation, partial compensation or even overcompensation. This additional axial force can be induced due to the thermal expansion of the rotating element, which is compensated for due to a decrease in the magnetic strength of at least one of the magnetic elements. Therefore, the preload on a secondary bearing supporting the rotating element, which results from the thermal expansion of the rotor, is reduced by the magnetic bearing according to the invention, and the preload on the second magnetic bearing can be maintained within the permissible limits to prevent slipping or fatigue of the second bearing to avoid.

Insbesondere bestehen das erste Magnetelement und das zweite Magnetelement aus dem gleichen magnetischen Material. Alternativ können das erste Magnetelement und das zweite Magnetelement aus verschiedenem magnetischem Material aufgebaut sein, um die Wirkung der Reduzierung der relativen magnetischen Permeabilität gemäß den Bedürfnissen der umlaufenden Einrichtung, wie beispielsweise der Vakuumpumpe, zuzuschneiden.In particular, the first magnetic element and the second magnetic element consist of the same magnetic material. Alternatively, the first magnetic element and the second magnetic element may be constructed of different magnetic material to tailor the effect of reducing the relative magnetic permeability according to the needs of the rotating device such as the vacuum pump.

Insbesondere wird die Differenz zwischen µr (T1) und µr (T2) oder analog die Differenz zwischen der magnetischen Feldstärke bei der ersten Temperatur T1 und bei der zweiten Temperatur T2 gemäß der Temperaturdifferenz zwischen dem umlaufenden Element und dem nichtumlaufenden Element während des Betriebs derart bestimmt oder eingestellt, dass bei Zunahme der Temperatur von T1 zu T2 die Zunahme der zusätzlichen Axialkraft aufgrund des Temperaturanstiegs von T1 nach T2 kompensiert wird. Beim Beginn des Betriebs haben das umlaufende Element und das nichtumlaufende Element die gleiche Temperatur, die nahezu gleich der Umgebungstemperatur ist oder sein kann. Daher kann beim Anfahren des Betriebs die Temperatur des umlaufenden Elements ansteigen, was zur Wärmeausdehnung des umlaufenden Elements führt. Die Temperatur des nichtumlaufenden Elements, beispielsweise des Gehäuses der umlaufenden Einrichtung, ist gewöhnlich niedriger aufgrund von Kühlung, entweder durch Umgebungsluft oder durch aktive Kühlung. Daher führt die Temperaturdifferenz zu einer unterschiedlichen Wärmedehnung, wobei die Wärmedehnung des nichtumlaufenden Elements kleiner als diejenige des umlaufenden Elements ist. Dies resultiert in einer Zunahme des Versatzes des umlaufenden Elements relativ zur Neutralposition, was die ausgeübte Axialkraft und auch die Vorspannung auf das Zweitlager erhöht. Die magnetischen Materialeigenschaften µr (T1) und µr (T2) kompensieren diese Differenz der Wärmdehnung entsprechend durch Zuschnitt der Differenz zwischen µr (T1) und µr (T2). Folglich wird ein spezifisches magnetisches Material, das eine Schwächung der Magnetstärke zeigt, für das Lager verwendet, um die thermischen Eigenschaften des Lagers zuzuschneiden und diese thermischen Eigenschaften zum Kompensieren der Wärmedehnung des Rotors auszunutzen. Dabei wurde die Schwächung der Magnetstärke mit zunehmender Temperatur gewöhnlich als nachteilig betrachtet, und deshalb verwenden bekannte Magnetlager magnetische Materialien, die nur möglichst wenig Schwächung überhaupt zeigen. Bei der vorliegenden Erfindung wird dieser Effekt ausgenützt, um einen anderen thermischen Effekt zu kompensieren, d.h. die Wärmedehnung.In particular, the difference between μ r (T 1 ) and μ r (T2) or, analogously, the difference between the magnetic field strength at the first temperature T 1 and at the second temperature T 2 according to the temperature difference between the rotating element and the non-rotating element during of operation is determined or set in such a way that when the temperature increases from T 1 to T 2, the increase in the additional axial force due to the temperature increase from T 1 to T 2 is compensated. At the start of operation, the rotating element and the non-rotating element have the same temperature, which is or can be almost the same as the ambient temperature. Therefore, when the operation is started, the temperature of the rotating element can rise, which leads to thermal expansion of the rotating element. The temperature of the non-rotating element, e.g. the housing of the rotating device, is usually lower due to cooling, either by ambient air or by active cooling. Therefore, the temperature difference leads to a different thermal expansion, the thermal expansion of the non-rotating element being smaller than that of the rotating element. This results in an increase in the offset of the rotating element relative to the neutral position, which increases the axial force exerted and also the preload on the secondary bearing. The magnetic material properties µ r (T 1 ) and µ r (T 2 ) compensate for this difference in thermal expansion by cutting the difference between µ r (T 1 ) and µ r (T2). Thus, a specific magnetic material showing a weakening of the magnetic strength is used for the bearing in order to tailor the thermal properties of the bearing and utilize these thermal properties to compensate for the thermal expansion of the rotor. The weakening of the magnetic strength with increasing temperature was usually regarded as disadvantageous, and therefore known magnetic bearings use magnetic materials which show only as little weakening as possible. In the present invention, this effect is used to compensate for another thermal effect, ie the thermal expansion.

Insbesondere wird die Differenz zwischen µr (T1) und µr (T2) gemäß der Differenz der Wärmedehnung zwischen dem umlaufenden Element und dem offenen Element bestimmt oder eingestellt. Durch die Differenz der Wärmedehnung wird eine Vorspannung auf die Lager ausgeübt, die zu einem schnellen Verschleiß, zu Ermüdung oder Durchrutschen von verwendeten Wälzlagern führen kann. Daher wird die Differenz zwischen µr (T1) und µr (T2) gemäß der Wärmedehnungsdifferenz zwischen dem umlaufenden Element und dem nichtumlaufenden Element zugeschnitten, um die Differenz der Wärmedehnung zwischen dem umlaufenden Element und dem nichtumlaufenden Element so zuzuschneiden, dass die Abnahme der magnetischen Stärke die zusätzliche Axialkraft aufgrund der Wärmedehnung kompensiert.In particular, the difference between μ r (T 1 ) and μ r (T 2 ) is determined or adjusted according to the difference in thermal expansion between the rotating element and the open element. Due to the difference in thermal expansion, a preload is exerted on the bearings, which can lead to rapid wear, fatigue or slipping of the rolling bearings used. Therefore, the difference between µ r (T 1 ) and µ r (T 2 ) is tailored according to the thermal expansion difference between the rotating element and the non-rotating element, in order to cut the thermal expansion difference between the rotating element and the non-rotating element so that the decrease the magnetic strength compensates for the additional axial force due to thermal expansion.

Insbesondere erfüllt die relative magnetische Permeabilität die Bedingung c · µr (T1) ≤ µr (T2), wobei c zwischen 1,2 und 2 und vorzugsweise zwischen 1,26 und 1,6 beträgt. Höchst vorzugsweise ist c größer als 1,26, um eine höchst geeignete Verringerung der magnetischen Stärke aufgrund erhöhter Temperatur zu erreichen. Dadurch kann der Faktor c von der spezifischen umlaufenden Einrichtung abhängen.In particular, the relative magnetic permeability fulfills the condition c · μ r (T 1 ) μ r (T 2 ), where c is between 1.2 and 2 and preferably between 1.26 and 1.6. Most preferably, c is greater than 1.26 in order to achieve a most suitable reduction in magnetic strength due to elevated temperature. As a result, the factor c can depend on the specific rotating device.

Insbesondere entspricht T1 der Umgebungstemperatur von etwa 20 °C, und T2 entspricht der maximalen Temperatur des umlaufenden Elements von etwa 90 °C.In particular, T 1 corresponds to the ambient temperature of approximately 20 ° C., and T 2 corresponds to the maximum temperature of the rotating element of approximately 90 ° C.

Insbesondere besteht das magnetische Material aus Neodymium (Nd). Gewöhnlich wird Nd wegen der starken thermischen Zunahme der magnetischen Stärke nicht in Magnet-lagern verwendet. Andererseits zeigen aus Nd bestehende Magnete gewöhnlich die höchste Magnetstärke bei 20 °C, sogar höher als für Samarium-Kobalt-Magnete. Daher bieten bei der vorliegenden Erfindung Nd-Magnete den weiteren Vorteil, dass der notwendige Versatz bei Umgebungstemperaturen kleiner sein kann, um eine ausreichende Vorspannung auf das/die Wälzlager des umlaufenden Elements zu erreichen. Daher ist bei Wärmedehnung der Versatz zur Neutralposition unter höheren Temperaturen während des Betriebs kleiner als beispielsweise bei Samarium-Kobalt-Magneten. Jedoch sollte, um eine ausreichende radiale Steifigkeit des umlaufenden Elements, beispielsweise des Rotors der Vakuumpumpe, bereitzustellen, das Nd aufweisende magnetische Material bei Betriebstemperaturen auf die von Samarium-Kobalt-Magneten auch bei Betriebstemperatur bereitgestellte radiale Steifigkeit zugeschnitten werden. Daher ist selbst bei einer geschwächten Magnetstärke von Nd-Magneten bei höheren Temperaturen die Vorspannung auf das Zweitlager verringert, wie vorstehend beschrieben, während gleichzeitig die radiale Steifigkeit aufrechterhalten bleibt.In particular, the magnetic material consists of neodymium (Nd). Usually Nd is not used in magnetic bearings because of the large thermal increase in magnetic strength. On the other hand, magnets made of Nd usually show the highest magnetic strength at 20 ° C, even higher than for samarium-cobalt magnets. Therefore, in the present invention, Nd magnets offer the further advantage that the necessary offset can be smaller at ambient temperatures in order to achieve a sufficient preload on the roller bearing (s) of the rotating element. Therefore, in the event of thermal expansion, the offset to the neutral position at higher temperatures during operation is smaller than, for example, with samarium-cobalt magnets. However, in order to provide sufficient radial rigidity of the rotating element, for example the rotor of the vacuum pump, the Nd-containing magnetic material should be tailored at operating temperatures to the radial rigidity provided by samarium-cobalt magnets even at operating temperature. Therefore, even with a weakened magnetic strength of Nd magnets at higher temperatures, the preload on the secondary bearing is reduced, as described above, while at the same time the radial rigidity is maintained.

Insbesondere ist das magnetische Material eines der Materialien mit maximaler Arbeitstemperatur zwischen 120°C bis 200°C. Alle diese Materialien sind spezifische Nd-Magnete, die für den oben beschriebenen Zweck geeignet sind. Insbesondere ist die Materialqualität in der nachstehenden Tafel dargestellt: Magnetart Suffix Maximale Arbeitstemperatur (basierend auf hohem Arbeitspunkt) Qualität H 120 °C N27 - N50 SH 150 °C N27 - N48 UH 180 °C N27 - N45 EH 200 °C N27 - N42 In particular, the magnetic material is one of the materials with a maximum working temperature between 120 ° C to 200 ° C. All of these materials are specific Nd magnets suitable for the purpose described above. In particular, the material quality is shown in the table below: Magnet type suffix Maximum working temperature (based on high working point) quality H 120 ° C N27 - N50 SH 150 ° C N27 - N48 UH 180 ° C N27 - N45 EH 200 ° C N27 - N42

Des weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Turbomolekular-Vakuumpumpe, mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor durch einen Motor gedreht wird und mehrere Rotorelemente umfasst, um ein gasförmiges Medium von einem Einlass zu einem Auslass zu fördern. Dabei ist der Rotor durch mindestens zwei Lager abgestützt, wobei mindestens ein Lager ein Magnetlager, wie vorstehend beschrieben, ist. Dabei wird durch das mindestens eine Magnetlager eine Axialkraft auf den Rotor als Vorlast auf das zweite Lager ausgeübt, wobei eine Erhöhung der relativen magnetischen Permeabilität oder Abnahme der magnetischen Feldstärke mit der Temperaturänderung T1 bis T2 die Vorspannung einstellt und vorzugsweise konstant hält. Daher wird eine Erhöhung der Vorlast auf das zweite Lager aufgrund des Temperaturanstiegs reduziert.The present invention further relates to a vacuum pump, in particular a turbo-molecular vacuum pump, with a stator and a rotor, the rotor being rotated by a motor and comprising a plurality of rotor elements in order to convey a gaseous medium from an inlet to an outlet. The rotor is supported by at least two bearings, at least one bearing being a magnetic bearing, as described above. The at least one magnetic bearing exerts an axial force on the rotor as a preload on the second bearing, an increase in the relative magnetic permeability or a decrease in the magnetic field strength with the temperature change T 1 to T 2 setting the preload and preferably keeping it constant. Therefore, an increase in the preload on the second bearing due to the rise in temperature is reduced.

Insbesondere ist mindestens ein Lager ein Wälzlager. Dabei ist das Magnetlager auf der Hochvakuumseite der Vakuumpumpe angeordnet, d.h. zum Einlass der Vakuumpumpe hin, während das Wälzlager auf der Niedervakuumseite angeordnet ist, d.h. zum Auslass der Va kuumpumpe hin in einen Bereich höheren Drucks. Daher kann das reibungslose/kontaktlose Magnetlager im Vakuum befindlich sein, wo kein Fett oder Öl das Vakuum verunreinigen kann.In particular, at least one bearing is a roller bearing. The magnetic bearing is arranged on the high vacuum side of the vacuum pump, i.e. towards the inlet of the vacuum pump, while the roller bearing is arranged on the low vacuum side, i.e. towards the outlet of the vacuum pump into an area of higher pressure. Therefore, the frictionless / non-contact magnetic bearing can be in a vacuum, where no grease or oil can contaminate the vacuum.

Insbesondere wird die Differenz zwischen µr (T1) und µr (T2) oder die Feldstärke H bei den Temperaturen T1 und T2 gemäß der Temperaturdifferenz zwischen Rotor und Stator während des Betriebs bestimmt oder eingestellt.In particular, the difference between μ r (T 1 ) and μ r (T 2 ) or the field strength H at temperatures T 1 and T 2 is determined or set according to the temperature difference between rotor and stator during operation.

Insbesondere wird die Differenz zwischen µr (T1) und µr (T2) oder die Feldstärke H bei den Temperaturen T1 und T2 entsprechend der Differenz der Wärmedehnung zwischen Rotor und Stator im Betrieb bestimmt oder eingestellt. Folglich, wenn eine Differenz zwischen der Wärmedehnung zwischen Rotor und Stator besteht, ist das magnetische Material des Magnetlagers so zugeschnitten, dass die magnetische Stärke des Magnetlagers bei Betriebstemperatur reduziert ist, um die Vorspannung oder die Axialkraft in Richtung auf das zweite Lager zu kompensieren, das als Wälzlager aufgebaut sein kann. Daher wird Verschleiß oder Durchrutschen des Wälzlagers reduziert, und es kann eine dauerhafte Vakuumpumpe erreicht werden.In particular, the difference between μ r (T 1 ) and μ r (T 2 ) or the field strength H at temperatures T 1 and T 2 is determined or set according to the difference in thermal expansion between rotor and stator during operation. Consequently, if there is a difference between the thermal expansion between the rotor and the stator, the magnetic material of the magnetic bearing is tailored so that the magnetic strength of the magnetic bearing is reduced at operating temperature to compensate for the preload or the axial force towards the second bearing, which can be constructed as a roller bearing. Therefore, wear or slippage of the rolling bearing is reduced, and a permanent vacuum pump can be achieved.

Aufgrund des Zuschnitts und des Ausnutzens des Effekts, dass die magnetische Stärke einiger magnetischer Materialien bei höheren Temperaturen abnimmt, kann die Vorspannung zwischen dem Magnetlager und einem Wälzlager einer Vakuumpumpe aufgrund von Wärmedehnung reduziert oder sogar kompensiert werden. Daher kann das Wälzlager stets unter optimalen Vorspannungsbedingungen betrieben werden, was den Verschleiß des Lagers reduziert und die Standzeit vergrößert.Due to the design and the utilization of the effect that the magnetic strength of some magnetic materials decreases at higher temperatures, the preload between the magnetic bearing and a roller bearing of a vacuum pump due to thermal expansion can be reduced or even compensated. The roller bearing can therefore always be operated under optimal preload conditions, which reduces wear on the bearing and increases the service life.

Des weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines Magnetlagers des zum Abstützen eines umlaufenden Elements, insbesondere eines Rotors einer Vakuumpumpe, verwendeten Magnetlagers. Das Verfahren weist die Schritte auf:

  • • Bereitstellen eines nichtumlaufenden ersten Magnetelements und eines zweiten Magnetelements, das relativ zum ersten Magnetelement umläuft, wobei das erste Magnetelement und/oder das zweite Magnetelement einen aus einem magnetischen Material hergestellten Permanentmagneten aufweist;
  • • Anordnen des ersten Magnetelements und des zweiten Magnetelements mit gegenseitiger Abstoßung zum Aufrechterhalten eines kontaktlosen Lagers;
  • • Bestimmen einer ersten Temperatur T1 als bevorzugte Temperatur des umlaufenden Elements und/oder des nicht umlaufenden Elements bei Beginn des Betriebs;
  • • Bestimmen einer zweiten Temperatur T2 als bevorzugte Temperatur des umlaufenden Elements während des Betriebs; und
  • • Bereitstellen des magnetischen Materials des ersten Magnetelements und/oder des zweiten Magnetelements mit einer relativen magnetischen Permeabilität µr (T1)bei T1 und einer relativen magnetischen Permeabilität µr (T2) bei T2, was µr (T1) < µr (T2) bei T1 < T2 erfüllt, um eine Zunahme der Vorspannung auf ein zweites, das umlaufende Element abstützendes Lager bei einer Zunahme der Temperatur von T1 nach T2 zu kompensieren.
The present invention also relates to a method for producing a magnetic bearing of the magnetic bearing used to support a rotating element, in particular a rotor of a vacuum pump. The procedure has the following steps:
  • • Providing a non-rotating first magnetic element and a second magnetic element which rotates relative to the first magnetic element, wherein the first magnetic element and / or the second magnetic element has a permanent magnet made of a magnetic material;
  • • arranging the first magnetic element and the second magnetic element with mutual repulsion to maintain a non-contact bearing;
  • • determining a first temperature T 1 as the preferred temperature of the rotating element and / or the non-rotating element at the start of operation;
  • • determining a second temperature T 2 as the preferred temperature of the rotating element during operation; and
  • • Providing the magnetic material of the first magnetic element and / or the second magnetic element with a relative magnetic permeability µ r (T 1 ) at T 1 and a relative magnetic permeability µ r (T 2 ) at T 2 , which is µ r (T 1 ) <μ r (T 2 ) at T 1 <T 2 is met in order to compensate for an increase in the preload on a second bearing supporting the rotating element when the temperature increases from T 1 to T 2 .

Daher wird das magnetische Material gemäß den Temperaturen T1 und T2 ausgewählt, um eine geeignete Vorlast auf ein zweites Lager aufrechtzuerhalten. Daher ist das Magnetlager nach der vorliegenden Erfindung in der Lage, eine Wärmedehnung des Rotors durch Adaptieren der relativen magnetischen Permeabilität zu kompensieren. Mit anderen Worten, die magnetische Feldstärke bei verschiedenen Temperaturen ist derart zugeschnitten, dass die Abnahme der magnetischen Feldstärke mit der Temperatur die durch die Wärmedehnung induzierte Axialkraft kompensiert.Therefore, the magnetic material is selected according to temperatures T 1 and T 2 in order to maintain an appropriate preload on a second bearing. Therefore, the magnetic bearing according to the present invention is able to compensate for thermal expansion of the rotor by adapting the relative magnetic permeability. In other words, the magnetic field strength at different temperatures is tailored in such a way that the decrease in the magnetic field strength with temperature compensates for the axial force induced by the thermal expansion.

Insbesondere weist das Magnetlager nach dem obigen Verfahren weiter eines oder mehrere Merkmale der oben beschriebenen Magnetlager und nachfolgend oder in den anliegenden Ansprüchen beschriebene Ausführungsformen auf.In particular, the magnetic bearing according to the above method further has one or more features of the magnetic bearings described above and the embodiments described below or in the appended claims.

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen weiter erläutert.The present invention will be further explained with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings.

Die Zeichnungen zeigen:

  • 1 eine beispielsweise Ausführungsform der Vakuumpumpe,
  • 2 ein Diagramm der Axialkraft gegenüber dem Axialversatz, und
  • 3 ein Diagramm der radialen Steifigkeit gegenüber dem Axialversatz.
The drawings show:
  • 1 an example embodiment of the vacuum pump,
  • 2 a diagram of the axial force versus the axial offset, and
  • 3 a graph of radial stiffness versus axial offset.

Die Vakuumpumpe 10 weist ein Gehäuse 12 auf, wobei mit dem Gehäuse mehrere Statorelemente 14 verbunden sind. In dem Gehäuse ist ein Rotor 16 angeordnet, wobei der Rotor 16 mehrere Rotorelemente 18 aufweist, die mit den Statorelementen 14 zusammenwirken, um ein gasförmiges Medium von einem Einlass 20 zu einem Auslass 22 zu fördern. Dabei wird der Rotor 16 von einem Elektromotor 24 gedreht, der einen Stator 26 und ein umlaufendes Element 28 aufweist, das mit dem Rotor 16 verbunden ist. Des weiteren ist der Rotor 16 auf der Hochdruckseite 30 zum Auslass 22 hin durch ein Wälzlager 32 gegen ein erstes abstützendes Element 34 des Gehäuses 12 abgestützt. Am anderen Ende des Rotors 16 zum Einlass 20 der Vakuumpumpe 10 hin, also im Bereich 36 niedrigen Drucks und hohem Vakuums, ist der Rotor 16 durch ein Magnetlager 38 gegen ein zweites abstützendes Element 40 abgestützt, das mit dem Gehäuse 12 verbunden ist. Das Magnetlager 38 weist ein erstes nichtumlaufendes Magnetelement 42 auf, das mit dem zweiten abstützenden Element 40 verbunden ist. Des weiteren weist das Magnetlager 38 ein zweites umlaufendes Magnetelement 44 auf, das mit dem Rotor 16 verbunden ist. Dabei sind das erste Magnetelement 42 und das zweite Magnetelement 44 in enger Nähe zueinander und in gegenseitiger Abstützung angeordnet, um ein kontaktloses und auch reibungsloses Lager herzustellen. Dabei ist eines von dem ersten Magnetelement 42 oder zweitem Magnetelement 44 durch einen kleinen Versatz relativ zu einer Neutralposition schwach versetzt. Dadurch wird eine Axialkraft in Richtung eines Pfeils 46 erzeugt, um eine Vorspannung auf das Wälzlager 32 auszuüben. Der Versatz kann im Bereich von ein paar Hundert µm liegen. Die Relation zwischen dem Axialversatz und der erzeugten Kraft in Richtung des Pfeils 46 ist im Diagramm nach 2 für einen SmCo5-Magneten und einen N32H-Magneten bei Umgebungstemperatur dargestellt.The vacuum pump 10 has a housing 12 on, with the housing several stator elements 14th are connected. In the housing is a rotor 16 arranged, the rotor 16 several rotor elements 18th having that with the stator elements 14th cooperate to deliver a gaseous medium from an inlet 20th to an outlet 22nd to promote. Thereby the rotor 16 from an electric motor 24 rotated a stator 26th and a revolving element 28 having that with the rotor 16 connected is. Furthermore is the rotor 16 on the high pressure side 30th to the outlet 22nd through a roller bearing 32 against a first supporting element 34 of the housing 12 supported. At the other end of the rotor 16 to the inlet 20th the vacuum pump 10 down, so in the area 36 low pressure and high vacuum, is the rotor 16 by a magnetic bearing 38 against a second supporting element 40 supported that with the housing 12 connected is. The magnetic bearing 38 has a first non-rotating magnetic element 42 on that with the second supporting element 40 connected is. Furthermore, the magnetic bearing 38 a second rotating magnetic element 44 on that with the rotor 16 connected is. Here are the first magnetic element 42 and the second magnetic element 44 arranged in close proximity to each other and in mutual support to produce a contactless and also frictionless bearing. Here is one of the first magnetic element 42 or second magnetic element 44 slightly offset by a small offset relative to a neutral position. This creates an axial force in the direction of an arrow 46 generated to preload on the rolling bearing 32 exercise. The offset can be in the range of a few hundred µm. The relation between the axial offset and the force generated in the direction of the arrow 46 is in the diagram after 2 for a SmCo5 magnet and an N32H magnet at ambient temperature.

Wenn die Temperatur des Rotors 16 im Betrieb der Vakuumpumpe 10 ansteigt, vergrößert sich auch der Axialversatz aufgrund der Wärmedehnung des Rotors 16, die gewöhnlich die Wärmedehnung des Gehäuses 12 übersteigt. Dies führt zu einer Zunahme der erzeugten Vorspannkraft auf das Wälzlager 32. Dies wird auch evident im Hinblick auf das Diagramm nach 2, das die erhöhte Vorspannung als „y-Kraft“ auf das Wälzlager 32 aufgrund der Zunahme des Versatzes bei Betriebstemperatur (als „heiß“ bezeichnet). Der vergrößerte Versatz wird durch die Wärmedehnung des Rotors verursacht. Folglich könnte der vergrößerte Versatz auf die Temperatur selbst übersetzt werden, da die Wärmedehnung in erster Annäherung linear mit der Temperatur stattfindet. Jedoch nimmt aufgrund der erhöhten Temperatur auch die magnetische Stärke des verwendeten magnetischen Materials des ersten Magnetelements und/oder des zweiten Magnetelements ab, was wiederum die erzeugte Vorspannung verringert, die als Differenz zwischen den Kurven in 2 für ein gewisses Material bei unterschiedlichen Temperaturen gezeigt ist. Jedoch ist insbesondere für die gewöhnlich verwendeten SmCo5-Magneten dieser Effekt nicht ausreichend, um die erzeugte Vorspannung durch die Wärmedehnung des Rotors zu kompensieren, da SmCo5-Magnete besonders wegen ihrer guten Temperaturstabilität ausgewählt werden. Bei einem spezifischen Beispiel für den axialen Versatz mit SmCo5 als magnetisches Material, um 12,5 N axiale Vorspannung bei Umgebungstemperatur zu erreichen, muss der Versatz
130 µm betragen, während bei N32H 85 µm als Versatz ausreichend sind, um 12,5 N axiale Vorspannung bei Umgebungstemperatur zu erreichen. Wenn die maximale Versatzzunahme aufgrund der Wärmedehnung in beiden Fällen 100 µm beträgt, liegt die axiale Versatzposition bei höheren Temperaturen („heiß“) bei SmCo5 bei etwa 230 µm, während bei N32H-Magneten der Axialversatz bei höheren Temperaturen etwa 185 µm beträgt. Daher ist gemäß dem Diagramm nach 2 die axiale Vorspannung bei höheren Temperaturen bei den gewöhnlich verwendeten SmCo5 als magnetisches Material für die Magnetelemente um 44 % auf 18 N erhöht, was zu einem schnellen Verschleiß des Wälzlagers 32 führen wird. Im Gegensatz dazu beträgt die Zunahme der axialen Vorlast bei höheren Temperaturen bei einem N32H-Magneten nur etwa 16 % auf 14,5 N, was die Standzeit des Wälzlagers 32 stark erhöht, da das Wälzlager 32 nahe an der optimalen axialen Vorspannung betrieben werden kann. Daher wird der Effekt der Schwächung der magnetischen Feldstärke von Permanentmagneten, die für bisherige Magnetlager als nachteilige betrachtet wurde, bei der vorliegenden Erfindung zur Kompensierung eines anderen thermischen Effekts ausgenutzt, wie beispielsweise der Wärmedehnung des Rotors und der resultierenden vergrößerten Vorspannung auf das zweite Lager.When the temperature of the rotor 16 during operation of the vacuum pump 10 increases, the axial misalignment also increases due to the thermal expansion of the rotor 16 which is usually the thermal expansion of the case 12 exceeds. This leads to an increase in the preload force generated on the rolling bearing 32 . This is also evident with regard to the diagram below 2 that the increased preload as "y-force" on the rolling bearing 32 due to the increase in offset at operating temperature (referred to as "hot"). The increased misalignment is caused by the thermal expansion of the rotor. Consequently, the increased offset could be translated to the temperature itself, since the thermal expansion takes place linearly with the temperature in a first approximation. However, due to the increased temperature, the magnetic strength of the magnetic material used for the first magnetic element and / or the second magnetic element also decreases, which in turn reduces the bias voltage generated, which is expressed as the difference between the curves in 2 is shown for a certain material at different temperatures. However, especially for the SmCo5 magnets that are commonly used, this effect is not sufficient to compensate for the preload generated by the thermal expansion of the rotor, since SmCo5 magnets are selected especially for their good temperature stability. In a specific example of the axial misalignment with SmCo5 as the magnetic material, in order to achieve 12.5 N axial preload at ambient temperature, the misalignment
130 µm, while with N32H an offset of 85 µm is sufficient to achieve 12.5 N axial preload at ambient temperature. If the maximum offset increase due to thermal expansion is 100 µm in both cases, the axial offset position at higher temperatures (“hot”) for SmCo5 is around 230 µm, while for N32H magnets the axial offset at higher temperatures is around 185 µm. Therefore, according to the diagram after 2 the axial preload at higher temperatures with the commonly used SmCo5 as the magnetic material for the magnetic elements increased by 44% to 18 N, which leads to rapid wear of the rolling bearing 32 will lead. In contrast, the increase in the axial preload at higher temperatures for an N32H magnet is only around 16% to 14.5 N, which is the service life of the roller bearing 32 greatly increased as the rolling bearing 32 can be operated close to the optimal axial preload. Therefore, the effect of weakening the magnetic field strength of permanent magnets, which was considered disadvantageous for previous magnetic bearings, is used in the present invention to compensate for another thermal effect, such as the thermal expansion of the rotor and the resulting increased preload on the second bearing.

Da insbesondere Nd-Magnete bei Raumtemperatur eine höhere magnetische Stärke als Samarium-Kobalt-Magnete aufweisen, wie oben beschrieben, kann der notwendige axiale Versatz bei Raumtemperatur zum Erreichen der gewünschten axialen Vorspannung kleiner sein. Daher beträgt gemäß 3 die radiale Steifigkeit eines Magnetlagers mit N32H als magnetischem Material etwa 37 N/mm bei Betriebstemperatur („heiß“), was mit der radialen Steifigkeit eines Magnetlagers mit SmCo5-Magenten vergleichbar oder sogar geringfügig besser ist. Daher kann durch Verwenden eines magnetischen Materials in dem Magnetlager, das eine stärkere Schwächung unter höheren Temperaturen zeigt, die axiale Vorspannung nahe dem Optimum des Wälzlagers 32 gehalten werden. Gleichzeitig ist die radiale Steifigkeit vergleichbar oder sogar geringfügig besser aufgrund der Verwendung von Magneten, die ein stärkeres magnetisches Feld bei Umgebungstemperatur zeigen.Since especially Nd magnets have a higher magnetic strength than samarium-cobalt magnets at room temperature, as described above, the necessary axial offset at room temperature to achieve the desired axial preload can be smaller. Therefore, according to 3 the radial rigidity of a magnetic bearing with N32H as the magnetic material is about 37 N / mm at operating temperature (“hot”), which is comparable or even slightly better to the radial rigidity of a magnetic bearing with SmCo5 magnets. Therefore, by using a magnetic material in the magnetic bearing that shows greater weakening under higher temperatures, the axial preload can be close to the optimum of the rolling bearing 32 being held. At the same time, the radial rigidity is comparable or even slightly better due to the use of magnets that show a stronger magnetic field at ambient temperature.

Claims (13)

Magnetlager zum Abstützen eines umlaufenden Elements, mit: einem nichtumlaufenden ersten Magnetelement und einem zweiten Magnetelement, das relativ zum ersten Magnetelement umläuft: wobei das erste Magnetelement und das zweite Magnetelement sich in gegenseitiger Abstoßung befinden, um ein kontaktloses Lager aufrechtzuerhalten, wobei das erste Magnetelement und/oder das zweite Magnetelement einen aus einem magnetischen Material hergestellten Permanentmagneten aufweist, wobei das magnetische Material eine relative magnetische Permeabilität µr (T1) bei einer Temperatur T1 und eine relative magnetische Permeabilität µr (T2) bei einer zweiten Temperatur T2 hat, was µr (T1) < µr (T2) bei T1 < T2 erfüllt, um die Zunahme der ausgeübten Axialkraft aufgrund des Temperaturanstiegs von T1 nach T2 zu kompensieren.A magnetic bearing for supporting a rotating element, comprising: a non-rotating first magnetic element and a second magnetic element rotating relative to the first magnetic element: wherein the first magnetic element and the second magnetic element are in mutual repulsion to maintain a non-contact bearing, the first magnetic element and / or the second magnetic element has a permanent magnet made of a magnetic material, the magnetic material having a relative magnetic permeability μ r (T 1 ) at a temperature T 1 and a relative magnetic permeability μ r (T 2 ) at a second temperature T 2 has what µ r (T 1 ) <µ r (T 2 ) fulfills at T 1 <T 2 in order to compensate for the increase in the exerted axial force due to the temperature rise from T 1 to T 2 . Magnetlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen µr (T1) und ) µr (T2) gemäß der Temperaturdifferenz zwischen umlaufendem Element und dem nicht umlaufenden Element während des Betriebs bestimmt ist.Magnetic bearing after Claim 1 , characterized in that the difference between µ r (T 1 ) and) µ r (T 2 ) is determined according to the temperature difference between the rotating element and the non-rotating element during operation. Magnetlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen µr (T1) und µr (T2) gemäß der Wärmedehnung des umlaufenden Elements im Betrieb so bestimmt wird, dass die erhöhte magnetische Permeabilität die durch die Wärmedehnung induzierte Axialkraft kompensiert.Magnetic bearing after Claim 1 or 2 , characterized in that the difference between µ r (T 1 ) and µ r (T 2 ) is determined according to the thermal expansion of the rotating element during operation so that the increased magnetic permeability compensates for the axial force induced by the thermal expansion. Magnetlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass c . µr (T1) ≤ µr (T2) ist, wobei c zwischen 1,2 und 2, vorzugweise zwischen 1,26 und 1,6 beträgt, und höchst vorzugsweise größer als 1,26 ist.Magnetic bearings according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that c. µ r (T 1 ) µ r (T 2 ), where c is between 1.2 and 2, preferably between 1.26 and 1.6, and most preferably greater than 1.26. Magnetlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass T1 der Umgebungstemperatur von vorzugsweise etwa 20 °C entspricht und T2 der maximalen Temperatur des umlaufenden Elements entspricht.Magnetic bearings according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that T 1 corresponds to the ambient temperature of preferably about 20 ° C and T 2 corresponds to the maximum temperature of the rotating element. Magnetlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material Nd umfasst.Magnetic bearings according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the magnetic material comprises Nd. Magnetlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material ein magnetisches Material mit einer Arbeitstemperatur von etwa 120 °C, vorzugsweise zwischen 120 °C bis 200 °C ist.Magnetic bearings according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the magnetic material is a magnetic material with a working temperature of about 120 ° C, preferably between 120 ° C to 200 ° C. Magnetlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material eines der Magnetmaterialqualitäten ist: Eines von N27 bis N50 mit Magnettyp-Suffix H für eine maximale Arbeitstemperatur von 120 °C, eines von N27 bis N48 mit Magnettyp-Suffix SH für eine maximale Arbeitstemperatur von 150 °C, eines von N27 bis N45 mit Magnettyp-Suffix UH für eine maximale Arbeitstemperatur von 180 °C, und eines von N27 bis N42 mit Magnettyp-Suffix EH für eine maximale Arbeitstemperatur von 200 °C.Magnetic bearings according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the magnetic material is one of the magnetic material qualities: One from N27 to N50 with magnet type suffix H for a maximum working temperature of 120 ° C, one from N27 to N48 with magnet type suffix SH for a maximum working temperature of 150 ° C , one from N27 to N45 with magnet type suffix UH for a maximum working temperature of 180 ° C, and one from N27 to N42 with magnet type suffix EH for a maximum working temperature of 200 ° C. Magnetlager zum Abstützen eines umlaufenden Elements mit: einem nichtumlaufenden ersten Magnetelement und einem zweiten Magnetelement, das relativ zum ersten Magnetelement umläuft, wobei das erste Magnetelement und das zweite Magnetelement sich in gegenseitiger Abstoßung befinden, um ein kontaktloses Lager aufrechtzuerhalten, wobei das erste Magnetelement und/oder das zweite Magnetelement einen aus einem magnetischen Material bestehenden Permanentmagneten aufweist, wobei das erste Magnetelement relativ zum zweiten Magnetelement so angeordnet ist, dass eine Axialkraft auf das umlaufende Element ausgeübt ist, wobei das magnetische Material eine erste magnetische Feldstärke bei einer ersten Temperatur T1 und eine zweite magnetische Feldstärke bei einer zweiten Temperatur T2 bei T1 < T2 hat, wobei die erste magnetische Feldstärke größer als die zweite magnetische Feldstärke ist, um eine Zunahme einer Axialkraft aufgrund des Temperaturanstiegs von T1 nach T2 durch die Abnahme der magnetischen Feldstärke mit der Temperatur zu kompensieren.A magnetic bearing for supporting a rotating element, comprising: a non-rotating first magnetic element and a second magnetic element rotating relative to the first magnetic element, the first magnetic element and the second magnetic element being in mutual repulsion to maintain a contactless bearing, the first magnetic element and / or the second magnetic element comprises a permanent magnet made of a magnetic material, the first magnetic element being arranged relative to the second magnetic element such that an axial force is exerted on the rotating element, the magnetic material having a first magnetic field strength at a first temperature T 1 and has a second magnetic field strength at a second temperature T 2 at T 1 <T 2 , wherein the first magnetic field strength is greater than the second magnetic field strength to an increase in an axial force due to the temperature rise from T 1 to T 2 by the decrease in magn compensate the etic field strength with the temperature. Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekular-Vakuumpumpe, mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor durch einen Motor gedreht wird und Rotorelemente aufweist, um ein gasförmiges Medium von einem Einlass zu einem Auslass zu fördern, wobei der Rotor durch mindestens zwei Lager abgestützt ist, wobei mindestens ein Lager ein Magnetlager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ist, wobei das mindestens eine Magnetlager eine Axialkraft über den Rotor auf das zweite Lager als Vorspannkraft ausgeübt wird, wobei durch die Zunahme der magnetischen Permeabilität mit der Temperatur oder Abnahme der magnetischen Feldstärke mit der Temperatur die Vorspannung eingestellt und im wesentlichen konstant gehalten wird.Vacuum pump, in particular turbo-molecular vacuum pump, with a stator and a rotor, wherein the rotor is rotated by a motor and has rotor elements to convey a gaseous medium from an inlet to an outlet, the rotor being supported by at least two bearings, wherein at least one bearing a magnetic bearing according to one of the Claims 1 to 9 The at least one magnetic bearing an axial force is exerted on the second bearing as a preload force via the rotor, the preload being set and kept essentially constant by increasing the magnetic permeability with temperature or decreasing the magnetic field strength with temperature. Vakuumpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lager ein Wälzlager ist.Vacuum pump after Claim 10 , characterized in that at least one bearing is a roller bearing. Vakuumpumpe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen µr (T1) und µr (T2) entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen Rotor und Stator im Betrieb bestimmt wird.Vacuum pump after Claim 10 or 11 , characterized in that the difference between µ r (T 1 ) and µ r (T 2 ) is determined according to the temperature difference between rotor and stator during operation. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen µr (T1) und µr (T2) entsprechend der Wärmedehnung des Rotors während des Betriebs derart bestimmt wird, dass die erhöhte magnetische Permeabilität die durch die Wärmedehnung induzierte Axialkraft kompensiert.Vacuum pump according to one of the Claims 10 to 12 , characterized in that the difference between µ r (T 1 ) and µ r (T 2 ) is determined according to the thermal expansion of the rotor during operation such that the increased magnetic permeability compensates for the axial force induced by the thermal expansion.
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