Eine derartige Ausführungsform lässt sich beispielsweise der DE 197 27 550 A1 entnehmen. Diese Vorveröffentlichung offenbart u. a. eine magnetische Lagerung, bei der der Rotor in zwei kegelstumpfförmigen, sich axial gegenüberliegenden und hinsichtlich ihrer Kegelstumpfform spiegelbildlich zueinander ausgebildeten Magnetlagern gelagert ist. Für eine derartige magnetische Doppellagerung ist ein bestimmtes Einfrierverfahren beschrieben, unter dem man die Art der Transition in den supraleitenden Zustand versteht. Danach wird zuerst das eine der beiden Magnetlager und anschließend das andere Magnetlager abgekühit. Während des Kaltfahrens wird der Rotor zuerst mit seinem einen Lagerabschnitt bis zum Anschlag in das eine Magnetlager verschoben und anschließend bis zum Anschlag in das andere Magnetlager verschoben. Nach der Abkühlung beider Magnetlager ergibt sich dann eine axiale Verspannung der beiden wirksamen Lagerabschnitte des Rotors. Bei einem abgewandelten Verfahren zum Einbringen des Rotors in seine Betriebsstellung bei Verwendung einer magnetischen Doppellagerung wird ein Rotor mit vertikaler Achse verwendet, der nach oben in das obere Magnetlager bis zur Anlage des Rotorteils an dessen Statorteil geschoben wird, worauf beide Magnetlager gleichzeitig kalt gefahren und anschließend der Rotor freigegeben werden.

Im Sprachgebrauch haben sich für drei unterschiedliche Einfrierverfahren folgende Bezeichnungen eingebürgert : -Einfrieren ohne Feld (Zero Field Cooling) = ZFC -das Einfrieren unter Betriebsfeld in Arbeitsposition oder mit Verschiebung zur Arbeitsposition (Operational Field Cooling) = OFC und (Operational Field Cooling with Offset) = OFCo oder -das Einfrieren in größtmöglicher Annäherung an den Erregermagneten (Maximum Field Cooling) = MFC.

All diesen Methoden gemeinsam ist, dass das zu lagernde Bauteil, beispielsweise der Rotor einer Maschine, nach dem Einfrieren aus einer Einfrierposition durch Kräfte, z. B. Eigengewicht oder Betriebslasten, in die Betriebsposition verschoben werden muss. Wegen der nichtlinearen Federkennlinie des Lagers, die bei OFC, OFCo, ZFC häufig progressiv, beim MFC hingegen degressiv ist, ist für diese Verschiebung ein Mindestweg erforderlich, um in einen Arbeitspunkt mit ausreichender Steifigkeit zu gelangen. Dabei ist als Nebenbedingung häufig gefordert, dass der Arbeitspunkt des Lagers mit der geometrischen Mittellinie des Lagergehäuses zusammenfällt. Bei vielen Anwendungsfällen ist dieser verfügbare Bewegungsfreiheitsgrad des Rotors jedoch aus konstruktiven Gründen stark eingeschränkt. Dies hat zur Folge, dass die erforderliche Steifigkeit des Lagers im Arbeitspunkt durch eine entsprechend große Oberfläche eingestellt werden muss, was jedoch unnötig hohe Kosten und unpraktikabele Abmessungen des Lagers zur Folge hat.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die spezifische Steifigkeit von supraleitenden Lagerungen unter Vermeidung vorstehender Nachteile zu verbessern.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen magnetischen Lagerung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Hochtemperatursupraleiter in zumindest zwei kreissegmentförmige HTSL- Teilschalen geteilt ist, die aus einer Position bei warmem Lagerzustand, in der jede HTSL-Teilschale von dem radialen Erregersystem einen ersten radialen Abstand aufweist, nach dem Übergang in den supraleitenden Zustand über einen Aktuator in radialer Richtung in eine Arbeitsposition mit einem zweiten, kleineren radialen Abstand (Betriebsspalt) von dem radialen Erregersystem gegeneinander verschiebbar sind.

Zur Gewichtskompensation des Rotorgewichtes kann es zweckmäßig sein, wenn die beiden Halbschalen in ihrer warmen Position von dem radialen Erregersystem einen unterschiedlichen ersten radialen Abstand aufweisen.

Eine erfindungsgemäße magnetische Lagerung kann ferner gekennzeichnet seindurch eine zusätzliche Axiallagerung, bei der zwei einander gegenüberliegende, in axialem Abstand voneinander angeordnete, jeweils mit Permanentmagneten bestückte axiale Erregersysteme jeweils eine axial gerichtete ringscheibenförmige Lagerwirkfläche des Rotorteils bilden, denen als Statorteil jeweils eine koaxial zum Rotorteil angeordnete plane ringscheibenförmige HTSL-Axiallagerscheibe zugeordnet ist, die aus einer Position beim warmen Lagerzustand, in der jede HTSL-Axiallagerscheibe von dem zugeordneten axialen Erregersystem einen ersten axialen Abstand aufweist, nach dem Übergang in den supraleitenden Zustand über einen Aktuator in axialer Richtung in eine Arbeitsposition mit einem zweiten,

I<leineren axialen Abstand von dem axialen Erregersystem voneinander weg verschiebbar sind.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden in Verbindung mit weiteren Vorteilen der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In der Zeichnung sind zwei als Beispiele dienende Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch eine magnetische Radiallagerung eines Rotors ; Figur 2 in gegenüber Figur 1 etwas vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch eine magnetische Radiallagerung eines Rotors ; Figur 3 einen Längsschnitt durch eine magnetische Axiallagerung eines Rotors und Figur 4 Kraft-Weg-Kennlinien für eine obere und eine untere Lagerhälfte einer Ausführungsform gemäß Figur 2.

Figur 1 zeigt ein Radial-Magnetlager 1, das einen Statorteil 2 und einen hierzu in Betriebsstellung koaxial berührungslos angeordneten, als Welle dargestellten Rotorteil 3 aufweist, dessen Lagerwirkfläche durch ein Permanentmagneten 4 mit zwischengeschalteten Polschuhen 5 aufweisendes radiales Erregersystem 6 gebildet ist.

Der Statorteil 2 weist einen das radiale Erregersystem 6 unter Einhaltung eines ringförmigen Luftspaltes 10 konzentrisch umschließenden Hochtemperatursupraleiter (HTSL) auf, der erfindungsgemäß in zwei kreissegmentförmige HTSL-Halbschalen 7, 8 geteilt ist, die auf ihrer dem radialen Erregersystem 6 zugewandten Segmentfläche mit einer thermischen Isolierung 9 abgedeckt sind und in ihrer in Figur 1 dargestellten Arbeitsposition von dem die Lagerwirkfläche bildenden radialen Erregersystem 6 einen radialen Abstand o aufweisen.

Figur 2 lässt erkennen, dass die beiden HTSL-Halbschalen 7,8 bei warmem Lagerzustand die gestrichelt eingezeichneten Positionen einnehmen, in der die obere HTSL-Halbschale 7'von der mittleren Trennfuge 11 einen radialen Abstand kl und die untere HTSL-Halbschale 8'einen radialen Abstand von k2 aufweist, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel k2 > k1 ist. Die HTSL-Halbschalen 7,8 werden vor dem Übergang in den supraleitenden Zustand mit Hilfe eines Aktuators 12, der eine Motorspindel 13 aufweisen kann, in die gestrichelt eingezeichnete Position auseinandergefahren, so dass sich eine radiale Luftspaltdicke k > o ergibt. Nachdem das Lager unter die Sprungtemperatur heruntergekühit worden ist, werden die HTSL- Halbschalen 7,8 mit Hilfe der Aktuatoren 12 in die mit ausgezogenen Linien dargestellte Arbeitsposition zusammengefahren, bis sich der in Figur 1 eingezeichnete Betriebsspalt o einstellt.

Gemäß Figur 2 sind die Radialspalte k für die obere und untere Lagerschale 7', 8'unterschiedlich gewählt, um durch diese Unsymmetrie eine Gewichtskompensation des Rotorgewichtes zu erzielen, wobei der Rotorteil 3 nahezu exakt in der geometrischen Mitte des Radial-Magnetlagers 1 verbleibt. Aufgrund der jetzt für die obere HTSL-Halbschale 7 und untere HTSL-Halbschale 8 progressiven Kraft-Weg-Kennlinie kann nunmehr bei entsprechender Auslegung der Aktuatoren 12 ein Arbeitspunkt der Lagerung eingestellt werden, der eine deutlich höhere Steifigkeit im Arbeitspunkt aufweist. Verwiesen wird hierzu auf Figur 4, wo die prinzipiellen Kennlinien des OFCo-Verfahrens für die obere und untere HTSL-Halbschale 7,8 dargestellt ist. In diesem Diagramm gibt der auf der Fy-Kraftachse angegebene Punkt m g das Gewicht des gesamten Rotors an.

Durch Überlagerung der Steifigkeitskennlinien lässt sich für jede HTSL- Halbschale/radiale Erregersystem-Kombination eine erhöhte Steifigkeit der Gesamtlagerung im Arbeitspunkt erzielen.

Figur 3 zeigt eine Axiallagerung 14, die zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Radial-Magnetlager 1 vorgesehen werden kann.

Die Axiallagerung 14 weist zwei einander gegenüberliegende, in axialem Abstand voneinander angeordnete, jeweils mit Permanentmagneten 15 bestüctcte axiale Erregersysteme 16 auf, die jeweils eine axial gerichtete ringscheibenförmige Lagerwirkfläche des Rotorteils 3 bilden. Diesen beiden axialen Erregersystemen 16 ist als Statorteil 17 jeweils eine koaxial zum Rotorteil 3 angeordnete plane ringscheibenförmige HTSL-Axiallagerscheibe 18,19 zugeordnet, die aus einer gestrichelt eingezeichneten Position bei warmem Lagerzustand, in der jede HTSL-Axiallagerscheibe 18', 19'von dem zugeordneten axialen Erregersystem 16 einen ersten axialen Abstand dk aufweist, nach dem Übergang in den supraleitenden Zustand über einen Aktuator 12 in axialer Richtung in eine in durchgehenden Linien dargestellte Arbeitsposition mit einem zweiten, kleineren axialen Abstand do von dem axialen Erregungssystem 16 voneinander weg verschiebbar sind.

Die sinngemäße Übertragung des für ein Radial-Magnetlager vorstehend beschriebenen Einfrierverfahrens auf eine Axiallagerung ist besonders vorteilhaft, da gerade bezüglich des axialen Lagerungsfreiheitsgrades bei zahlreichen Anwendungen eine steife Führung des Rotors verlangt wird.

Dabei kann bei der erfindungsgemäßen Gestaltung der Axiallagerung auf eine Teilung der planen Axiallagerflächen verzichtet werden ; es kommt nur auf eine gegensinnige axiale Verschiebung zweier Lagerflächen an, wobei stets jeweils zwei sich axial gegenüberliegende Lagerflächen gegeneinander verspannt werden.

Ist eine axiale Führung des Rotors über entsprechend ausgebildete Radiallagerflächen sichergestellt, so ist es zweckmäßig, durch eine entsprechende Steuerung bzw. einen geeignet ausgelegten Aktuator beim

Zusammenfahren der HTSL-Halbschalen 7,8 auch für eine Axialverschiebung der HTSL-Axiallagerscheiben zu sorgen, so dass sich gleichzeitig eine Vorspannung in radialer und axialer Richtung erzielen lässt.

Die erfindungsgemäß erzielte radial, axial oder gegebenenfalls axial und radial vorgespannte Lagerung weist eine Anisotropie der Steifigkeit auf, die von der Zahl der verwendeten HTSL-Teilschalen des Radial-Magnetlagers 1 abhängig ist. Bei vorzugsweise zwei verwendeten HTSL-Halbschalen 7,8 ergeben sich unterschiedliche Steifigkeiten in der Normalenrichtung y (siehe Figur 1) und in der hierzu Orthogonalenrichtung x (siehe Figur 1). Diese Anisotropie kann beim Durchfahren kritischer Drehzahlen vorteilhaft genutzt werden.