Magnetlager und Verfahren zum Betrieb eines Magnetlagers

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetlager mit einem ersten Lagerring und einem konzentrisch zu dem ersten Lagerring angeordneten zweiten Lagerring, wobei der erste Lagerring und der zweite Lagerring mittels Elektromagneten um eine Drehachse drehbar zueinander gelagert sind, wobei der erste Lagerring eine erste Magnetreihe und eine zweite Magnetreihe aufweist, wobei die Magnetreihen jeweils in einer Umfangsrichtung des ersten Lagerrings zueinander beabstandet angeordnete Elektromagnete aufweisen. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Röntgen-Computertomographievorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Magnetlagers.

Derartige Magnetlager werden zur kontaktlosen Lagerung zueinander drehbarer

Maschinenelemente verwendet und bieten gegenüber Wälz- oder Gleitlagern den Vorteil, dass besonders hohe Drehgeschwindigkeiten ermöglicht werden können. Zudem können Magnetlager nahezu lautlos betrieben werden.

Ein Magnetlager der oben genannten Art ist beispielsweise aus der DE 10 2015 108 081 A1 bekannt. Dieses Magnetlager weist einen Innenring sowie einen Außenring auf, die um eine Drehachse drehbar zueinander gelagert sind. In dem Innenring sind insgesamt drei

Magnetreihen vorgesehen, welche jeweils aus mehreren in Umfangsrichtung des Innenrings zueinander beabstandet angeordneten Elektromagneten gebildet sind. Die Elektromagnete einer ersten Magnetreihe sind derart angeordnet, dass sie eine magnetische Kraft auf den Außenring bewirken, die in radialer Richtung wirkt. Diese Elektromagnete bilden ein magnetisches Radial-Teillager. Die Elektromagnete der beiden anderen Magnetreihen sind derart angeordnet, dass die magnetische Kräfte in axialer Richtung auf den Außenring ausüben. Somit bilden diese Elektromagneten magnetische Axial-Teillager.

Das bekannte Magnetlager hat sich in der Praxis durchaus bewährt. Allerdings hat es sich als nachteilig herausgestellt, dass es eine hohe Anzahl an Elektromagneten aufweist, wodurch sich hohe Fertigungskosten ergeben. Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, die Fertigung eines Magnetlagers mit reduzierten Kosten zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Magnetlager mit einem ersten Lagerring und einem konzentrisch zu dem ersten Lagerring angeordneten zweiten Lagerring, wobei der erste Lagerring und der zweite Lagerring mittels Elektromagneten um eine Drehachse drehbar zueinander gelagert sind, wobei der erste Lagerring eine erste Magnetreihe und eine zweite Magnetreihe aufweist, wobei die Magnetreihen jeweils in einer Umfangsrichtung des ersten Lagerrings zueinander beabstandet angeordnete Elektromagnete aufweisen, wobei die Elektromagnete der Magnetreihen derart ausgerichtet sind, dass sie jeweils eine

magnetische Kraft auf den zweiten Lagerring bewirken können, die quer zu der Drehachse und quer zu einer senkrecht zu der Drehachse angeordneten Radialebene ausgerichtet ist.

Die Elektromagnete der ersten und zweiten Magnetreihe des erfindungsgemäßen

Magnetlagers sind derart angeordnet, dass sie eine magnetische Kraft auf den zweiten Lagerring, insbesondere auf Wirkflächen des zweiten Lagerrings, bewirken können, die Kraftkomponenten sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung aufweist. Durch diese Anordnung ist es möglich, das Magnetlager mit lediglich zwei Magnetreihen auszubilden. Eine dritte Magnetreihe ist nicht erforderlich, so dass bei dem Magnetlager die Kosten für Elektromagnete reduziert werden können. Zudem können in dem ersten Lagerring eine geringere Anzahl an Aufnahmen für die Elektromagnete vorgesehen werden, wodurch die Fertigungskosten zusätzlich verringert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Magnetlager außer den Elektromagneten der ersten Magnetreihe und der zweiten Magnetreihe keine weiteren Elektromagnete auf, so dass sich eine besonders kostengünstige Ausgestaltung ergibt. Konstruktiv vorteilhaft ist es, wenn das Magnetlager permanentmagnetlos ausgebildet ist. Die magnetische Kraftwirkung auf den zweiten Lagerring kann dann ausschließlich von den Elektromagneten ausgehen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Elektromagnete der Magnetreihen jeweils eine Spule umfassen, die um einen Spulenkern gewickelt ist, welcher eine Längsachse aufweist, die in Richtung eines Luftspalts zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerring verläuft, wobei die Längsachse des Spulenkerns quer zu der Drehachse und quer zu der Radialebene ausgerichtet ist. Eine derartige Ausgestaltung der Elektromagnete erlaubt eine kompakte Ausgestaltung. Der Spulenkern ist bevorzugt einstückig mit dem ersten Lagerring ausgebildet. Alternativ ist es möglich, dass der Spulenkern lösbar mit dem ersten Lagerring verbunden ist, beispielsweise über eine Schraubverbindung. Der Spulenkern kann als Polschuh ausgebildet sein, über welchen das magnetische Feld der Spule im Luftspalt zwischen dem ersten und zweiten Lagerring ausgerichtet wird. Bevorzugt weist der Polschuh eine gekrümmte Oberfläche auf, welche an eine Krümmung des ersten Lagerrings angepasst ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Elektromagnete der Magnetreihen derart ausgerichtet sind, dass eine gedachte Verlängerung der Längsachse des Spulenkerns eines Elektromagneten der ersten Magnetreihe ausgehend von dem ersten Lagerring und in Richtung des zweiten Lagerrings und eine gedachte Verlängerung der Längsachse des Spulenkerns eines Elektromagneten der zweiten Magnetreihe ausgehend von dem ersten Lagerring und in Richtung des zweiten Lagerrings eine zwischen der ersten und zweiten Magnetreihe angeordnete Radialebene schneiden. Eine derartige Anordnung hat sich insbesondere für solche Anwendungsfälle als vorteilhaft erwiesen, in denen das Magnetlager einer bezüglich einer mittleren Radialebene symmetrischen Lasteinleitung ausgesetzt ist. Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung sind die Elektromagnete der

Magnetreihen derart ausgerichtet, dass eine gedachte Verlängerung der Längsachse des Spulenkerns eines Elektromagneten der ersten Magnetreihe ausgehend von dem ersten Lagerring und von dem zweiten Lagerring weg weisend und eine gedachte Verlängerung der Längsachse des Spulenkerns eines Elektromagneten der zweiten Magnetreihe ausgehend von dem ersten Lagerring und von dem zweiten Lagerring weg weisend eine zwischen der ersten und zweiten Magnetreihe angeordnete Radialebene schneiden. Im Vergleich zu einer Anordnung der Elektromagnete, bei welcher die jeweiligen Verlängerungen ausgehend von dem ersten Lagerring und in Richtung des zweiten Lagerrings die Radialebene zwischen den beiden Magnetreihen schneiden, kann bei dieser Anordnung der Elektromagnete eine verbesserte Momentenaufnahme und somit eine stabilere Lagerung ermöglicht werden.

Bevorzugt weist der zweite Lagerring Wirkflächen auf, auf weiche die magnetischen Kräfte der an dem ersten Lagerring angeordneten Elektromagneten einwirken, wobei die

Wirkflächen quer zur Drehachse und quer zu der Radialebene angeordnet sind. Eine besonders kompakte Ausgestaltung des Magnetlagers kann erhalten werden, wenn der zweite Lagerring einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt oder einen im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt entlang einer axialen Schnittebene aufweist. Die Wirkflächen des zweiten Lagerrings sind bevorzugt derart angeordnet, dass die Flächennormalen der Wirkflächen zueinander einen Winkel im Bereich von 5° bis 175°, bevorzugt im Bereich von 30° bis 150°, besonders bevorzugt im Bereich von 40° bis 140° oder im Bereich von 45° bis 135° oder im Bereich von 50° bis 120° oder im Bereich von 80° bis 100°, beispielsweise von 90°, einschließen.

Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher die Elektromagnete der ersten Magnetreihe bezüglich einer Radialebene symmetrisch zu den Elektromagneten der zweiten Magnetreihe angeordnet sind. Beispielsweise können die Elektromagnete der ersten Magnetreihe betragsmäßig dieselbe Neigung gegenüber der Radialebene aufweisen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die auf den zweiten Lagerring wirkenden magnetischen Kräfte im Wesentlichen symmetrisch bezüglich der Radialebene sind. Der Betrag eines

Neigungswinkels der Elektromagnete der ersten und zweiten Magnetreihe gegenüber der Radialebene, insbesondere der Spulenkerne der Elektromagnete der ersten und zweiten Magnetreihe gegenüber der Radialebene, kann im Bereich von 5° bis 85°, bevorzugt im

Bereich von 15° bis 75°, besonders bevorzugt im Bereich von 30° bis 60°, beispielsweise bei 45°, liegen.

Alternativ können die Elektromagnete der ersten Magnetreihe bezüglich einer Radialebene asymmetrisch zu den Elektromagneten der zweiten Magnetreihe angeordnet sein.

Beispielsweise können die Elektromagnete der ersten Magnetreihe bezüglich der

Radialebene einen Versatz zu den Elektromagneten der zweiten Magnetreihe aufweisen, so dass entlang der Umfangsrichtung des Magnetlagers ein Elektromagnet der ersten Reihe versetzt zwischen zwei Elektromagneten der zweiten Magnetreihe angeordnet ist und umgekehrt. Eine bezüglich einer Radialebene asymmetrische Anordnung kann alternativ oder zusätzlich dadurch erreicht werden, dass die Elektromagnete der ersten Magnetreihe und der zweiten Magnetreihe, insbesondere die Spulenkerne der Elektromagnete der ersten Magnetreihe und die Spulenkerne der zweiten Magnetreihe, betragsmäßig unterschiedliche Neigungen gegenüber der Radialebene aufweisen. Hierdurch kann das Magnetlager an eine asymmetrische Lastsituation angepasst werden. Beispielsweise können die Elektromagnete der ersten Magnetreihe einen größeren Winkel gegenüber einer Radialebene aufweisen, um axiale Lasten in erhöhtem Maße abzufangen, und die Elektromagnete der zweiten

Magnetreihe können einen kleineren Winkel gegenüber der Radialebene aufweisen, um radiale Lasten in erhöhtem Maße abzufangen. Eine Winkeldifferenz zwischen dem

Neigungswinkel der Elektromagnete der ersten Magnetreihe gegenüber der Radialebene und dem Neigungswinkel der Elektromagnete der zweiten Magnetreihe gegenüber der Radialebene liegt bevorzugt im Bereich von 1 ° bis 30°, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ° bis 15°, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ° bis 10°, beispielsweise im Bereich von 1 ° bis 5°.

Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Elektromagnete der ersten Magnetreihe und die Elektromagnete der zweiten Magnetreihe unterschiedlich ausgelegt sind. Durch unterschiedlich ausgelegte Elektromagnete der ersten und zweiten Magnetreihe kann die Anpassung der Elektromagnete an asymmetrische Lastsituationen vereinfacht werden. Auf diese Weise kann ein Magnetlager erhalten werden, bei dem die magnetischen Stützkräfte der ersten und zweiten Magnetreihe unterschiedlich stark ausgebildet sind. Beispielsweise können die Elektromagnete der ersten und zweiten Magnetreihe unterschiedliche

Wicklungsanzahlen, eine unterschiedliche Größe der Spule und/oder des Spulenkerns aufweisen. Beispielsweise können die Elektromagnete der ersten und zweiten Magnetreihe eine unterschiedliche Breite und/oder unterschiedliche Höhe und/oder unterschiedliche Länge aufweisen. Vorteilhaft ist es, wenn das Verhältnis der Breite und/oder Höhe und/oder Länge der Elektromagnete der ersten und zweiten Magnetreihe im Bereich von 0,1 bis 0,9 liegt, bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 0,5, besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 0,4. Bevorzugt unterscheiden sich die Elektromagnete der ersten und zweiten Magnetreihe hinsichtlich der Dimensionierung ihrer Polschuhe. Alternativ ist es möglich, die

Elektromagnete der ersten Magnetreihe und die Elektromagnete der zweiten Magnetreihe identisch auszulegen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der zweite Lagerring eine Flusstrennung aus einem nicht-magnetischen Material auf. Über die Flusstrennung können die durch die Elektromagnete der ersten und zweiten Magnetreihe erzeugten Magnetkreise voneinander entkoppelt werden. Es ist damit möglich, die magnetischen Kräfte, die durch die Elektromagneten der ersten Magnetreihe und die Elektromagneten der zweiten Magnetreihe erzeugt werden, im Wesentlichen unabhängig voneinander einstellen. Bevorzugt ist die Flusstrennung ringförmig ausgebildet, beispielsweise als ringförmiges Flusstrennungs- element. Die Flusstrennung kann im Bereich zwischen der ersten Magnetreihe und der zweiten Magnetreihe angeordnet sein. Das nicht-magnetische Material der Flusstrennung kann Aluminium, Austenit-Stahl, Bronze oder eine Keramik sein.

Vorteilhaft ist es, wenn das Magnetlager mindestens ein als Gleitlager ausgebildetes Fanglager aufweist. Über das Fanglager kann der jeweilige drehende Lagerring bei einem Ausfall der Stromversorgung der Elektromagnete gefangen werden, ohne dass eine mechanische Zerstörung des Lagers befürchtet werden muss. Das Fanglager kann ein erstes Fanglagerteil aufweisen, welches an dem ersten Lagerring angeordnet ist, und ein zweites Fanglagerteil, das an dem zweiten Lagerring angeordnet ist. Bevorzugt ist das erste Fanglagerteil in den ersten Lagerring integriert und/oder das zweite Fanglagerteil ist in den zweiten Lagerring integriert. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Fanglager zwischen der ersten und der zweiten Magnetreihe angeordnet ist. Durch das zwischen der ersten und der zweiten Magnetreihe angeordnete erste Fanglager kann das Magnetlager gefangen werden ohne dass weitere Fanglager erforderlich sind. Insofern handelt es sich um ein in axialer Schnittrichtung des Magnetlagers innen, insbesondere mittig, angeordnetes Fanglager. Das zwischen der ersten und zweiten Magnetreihe angeordnete Fanglager kann ein, insbesondere an dem zweiten Lagerring angeordnetes, Fanglagerteil aufweisen, dass aus einem nicht-magnetischen Material, insbesondere Aluminium, Austenit-Stahl, Bronze oder Keramik ausgebildet ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass das Fanglagerteil zugleich als Flusstrennung wirkt.

Alternativ oder zusätzlich kann das Magnetlager ein zweites und ein drittes Fanglager aufweisen, die derart angeordnet sind, dass die erste Magnetreihe und die zweite

Magnetreihe in Richtung der Drehachse gesehen zwischen dem zweiten und dem dritten Fanglager angeordnet ist. Hierdurch kann ein Aufbau ermöglicht werden, bei welchem die Fanglager in axialer Schnittrichtung außen angeordnet sind, bzw. die erste und zweite Magnetreihe innen, insbesondere mittig, angeordnet ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der erste Lagerring ein Außenring ist und der zweite Lagerring ein Innenring ist. Der Außenring kann konzentrisch außerhalb des

Innenrings angeordnet sein. Es ist möglich, dass der Außenring feststehend ausgebildet ist und der Innenring gegenüber dem Außenring drehbar ist. Alternativ kann der Innenring feststehend ausgebildet sein und der Außenring drehbar gegenüber dem Innenring vorgesehen sein. Eine alternative, vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der erste Lagerring ein Innenring und der zweite Lagerring ein Außenring ist. Der Innenring kann konzentrisch innerhalb des Außenrings angeordnet sein. Auch bei einer derartigen Ausgestaltung ist es möglich, entweder den Außenring feststehend auszubilden und den Innenring drehbar gegenüber dem Außenring oder den Innenring feststehend auszubilden und den Außenring drehbar gegenüber dem Innenring. Bevorzugt ist der erste Lagerring als geteilter Lagerring mit einem ersten ringförmigen Lagerringteil und einem zweiten ringförmigen Lagerringteil ausgebildet. Hierdurch kann die Montage des Magnetlagers erleichtert werden. Die Elektromagnete können zunächst an dem ersten Lagerringteil und dem zweite Lagerringteil montiert werden, bevor die Verbindung des ersten Lagerringteils mit dem zweiten Lagerringteil erfolgt. Optional kann der erste Lagerring weitere, insbesondere ringförmige, Lagerringteile aufweisen.

Bevorzugt ist der zweite Lagerring als geteilter Lagerring mit einem dritten ringförmigen Lagerringteil und einem vierten ringförmigen Lagerringteil ausgebildet. Zusätzlich kann der zweite Lagerring ein ringförmiges Fanglagerteil aufweisen, welches zwischen dem dritten Lagerringteil und dem vierten Lagerringteil angeordnet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist der zweite Lagerring mehrere Bleche auf, die gegeneinander elektrisch isoliert sind, so dass die Bildung von Wirbelströmen in dem zweiten Lagerring abgeschwächt werden kann. Besonders bevorzugt sind die Bleche in axialer Richtung gegeneinander elektrisch isoliert. Insofern können die Bleche als

ringförmige gegeneinander elektrisch isolierte Bleche ausgebildet sein. Alternativ ist es möglich, dass die Bleche in Umfangsrichtung oder in radialer Richtung gegeneinander elektrisch isoliert sind. Alternativ oder zusätzlich kann der erste Lagerring mehrere Bleche aufweisen, die gegeneinander elektrisch isoliert sind, insbesondere in axialer Richtung, in

Umfangsrichtung oder in radialer Richtung. Hierdurch kann die Bildung von Wirbelströmen in dem ersten Lagerring abgeschwächt werden.

Als vorteilhaft hat sich ferner eine Ausgestaltung erwiesen, bei welcher die Elektromagnete einer Magnetreihe in einem Magnetmodul angeordnet sind. Das Magnetmodul kann an dem ersten Lagerring angeordnet sein. Eine derartige Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass das Magnetmodul vorgefertigt und dann an dem ersten Lagerring montiert werden kann.

Bevorzugt ist das Magnetmodul ringförmig ausgebildet. Das Magnetmodul kann sämtliche Elektromagnete einer Magnetreihe aufnehmen. Alternativ können mehrere Magnetmodule mit jeweils mehreren Elektromagneten zusammen eine Magnetreihe bilden.

Das vorstehend beschriebene Magnetlager kann als elektrischer Antrieb Verwendung finden. Insofern kann durch das Magnetlager ein wälzlagerloser und gleitlagerloser Elektromotor bereitgestellt werden, bei welchem die Lagerung des jeweiligen drehenden Lagerrings berührungslos allein durch magnetische Kräfte erfolgt. Die jeweiligen Elektromagnete einer Magnetreihe können gleichzeitig Kräfte zur magnetischen Lagerung und zum Antrieb erzeugten. Alternativ ist es möglich, dass die Magenreihen Lager-Elektromagnete aufweisen, die Kräfte zur magnetischen Lagerung erzeugen und Antriebs-Elektromagnete, die Kräfte zum Antrieb erzeugen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Röntgen-Computertomographievorrichtung mit einem vorstehend beschriebenen Magnetlager. Über das Magnetlager kann eine

Röntgenquelle und/oder ein Röntgendetektor gegenüber einem zu untersuchenden Objekt, beispielsweise einem Gegenstand oder einer Person, bewegbar gelagert werden.

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Magnetlagers mit einem ersten Lagerring und einem konzentrisch zu dem ersten Lagerring angeordneten zweiten Lagerring vorgeschlagen, wobei der erste Lagerring und der zweite Lagerring mittels Elektromagneten um eine Drehachse drehbar zueinander gelagert sind, wobei der erste Lagerring eine erste Magnetreihe und eine zweite Magnetreihe aufweist, wobei die Magnetreihen jeweils in einer Umfangsrichtung des ersten Lagerrings zueinander beabstandet angeordnete Elektromagnete aufweisen, wobei die Elektromagnete der Magnetreihen derart ausgerichtet sind, dass sie jeweils eine magnetische Kraft auf den zweiten Lagerring bewirken, die quer zu der Drehachse und quer zu einer senkrecht zu der Drehachse angeordneten Radialebene ausgerichtet ist. Bei dem Verfahren können dieselben Vorteile erreicht werden, die bereits im

Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Magnetlager beschrieben worden sind.

Zudem können die im Zusammenhang mit dem Magnetlager beschriebenen vorteilhaften Merkmale und Ausgestaltungen auch bei dem Verfahren zum Betrieb des Magnetlagers Anwendung finden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den

Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten

Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.

Kurze Beschreibung der Figuren Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetlagers in einer perspektivischen Darstellung. Die Figur 2 zeigt das erste Ausführungsbeispiel des Magnetlagers in einer seitlichen Ansicht.

Die Figur 3 zeigt das erste Ausführungsbeispiel des Magnetlagers in einer Schnittdarstellung entlang der in Figur 2 gezeigten Schnittebene III-III.

Die Figur 4 zeigt eine Detaildarstellung des in Figur 3 mit IV bezeichneten Bereichs des Magnetlagers. Die Figur 5 zeigt eine Schnittdarstellung des Magnetlagers gemäß dem ersten

Ausführungsbeispiel entlang der in Figur 3 gezeigten Schnittebene V-V.

Die Figur 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetlagers in einer perspektivischen Darstellung.

Die Figur 7 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel des Magnetlagers in einer seitlichen Ansicht.

Die Figur 8 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel des Magnetlagers in einer

Schnittdarstellung entlang der in Figur 7 gezeigten Schnittebene Vlll-Vlll.

Die Figur 9 zeigt eine Detaildarstellung des in Figur 8 mit IX bezeichneten Bereichs des Magnetlagers. Die Figur 10 zeigt eine Schnittdarstellung des Magnetlagers gemäß dem zweiten

Ausführungsbeispiel entlang der in Figur 8 gezeigten Schnittebene X-X.

Ausführungsformen der Erfindung In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

In den Figuren 1 bis 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Magnetlagers 1 gemäß der Erfindung dargestellt. Das Magnetlager 1 kann in einer Röntgen-Computertomographie- Vorrichtung zur beweglichen Lagerung einer Röntgenquelle und/oder eines

Röntgendetektors Verwendung finden. Das Magnetlager 1 weist einen ersten Lagerring 2 auf, der als Außenring ausgestaltet ist. Der erste Lagerring 2 weist zwei Lagerringteile 2.1 , 2.2 auf. Die Lagerringteile 2.1 , 2.2 sind ringförmig ausgestaltet und können lösbar miteinander verbunden werden, beispielsweise über eine Schraubverbindung. Insofern handelt es sich bei dem ersten Lagerring 2 um einen geteilten Lagerring. Konzentrisch innerhalb des ersten Lagerrings 2 ist ein zweiter Lagerring 3 angeordnet. Der zweite Lagerring 3 weist ebenfalls zwei Lagerringteile 3.1 , 3.2 auf. Diese Lagerringteile 3.1 , 3.2 sind ringförmig ausgestaltet. Zwischen den Lagerringteilen 3.1 , 3.2 des zweiten Lagerrings 3 ist ein Fanglagerteil 4 angeordnet, auf welches noch eingegangen werden wird. Somit handelt es sich bei dem ersten Lagerring 2 um einen Außenring und bei dem zweiten Lagerring 3 um einen Innenring des Magnetlagers 1 .

Die beiden Lagerringe 2, 3 sind mittels Elektromagneten 13, 14 um eine Drehachse drehbar zueinander gelagert. Die Elektromagnete 13, 14 dieses Magnetlagers 1 sind in genau zwei Magnetreihen 1 1 , 12 angeordnet. Eine erste Magnetreihe 1 1 wird durch die in der Figur 3 links gezeigten Elektromagnete 13 gebildet, welche in der Umfangsrichtung des ersten Lagerrings 2 beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Elektromagnete 14, die in der Figur 3 rechts gezeigt sind, bilden eine zweite Magnetreihe 12. Auch die Elektromagnete 14 der zweiten Magnetreihe 12 sind in der Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnet. Die erste und die zweite Magnetreihe 1 1 , 12 können eine identische Anzahl an Elektromagneten 13, 14 aufweisen. Im vorliegenden Fall weisen die Magnetreihen 1 1 , 12 jeweils 16 Elektromagnete 13, 14 auf. Alternativ kann die Anzahl der Elektromagnete 13, 14 pro Magnetreihe 1 1 , 12 beispielsweise vier, acht, 12, 14, 18, 20, 22 oder 24 sein.

Die zueinander beabstandete Anordnung der Elektromagnete 13 der ersten Magnetreihe 1 1 innerhalb des ersten Lagerrings 2 kann insbesondere der Darstellung in Fig. 5 entnommen werden. Hierzu sind in dem ersten Lagerringteil 2.1 des ersten Lagerrings 2 eine oder mehrere Aufnahmen für die Spulen 17 der Elektromagnete 13 vorgesehen. Die Spulenkerne 15 der Elektromagnete sind bevorzugt einstückig mit dem ersten Lagerring 2, insbesondere dem ersten Lagerringteil 2.1 , ausgebildet. Bei dem Magnetlager 1 sind besondere Vorkehrungen getroffen, um eine möglichst kostengünstige Fertigung zu ermöglichen. Hierzu sind die Elektromagnete 13, 14 der Magnetreihen 1 1 , 12 derart ausgerichtet, dass sie jeweils eine magnetische Kraft auf den zweiten Lagerring 3 bewirken können, die quer zu der Drehachse D und quer zu einer senkrecht zu der Drehachse D angeordneten Radialebene R ausgerichtet ist. Die

Elektromagnete 13, 14 der ersten und zweiten Magnetreihe 1 1 , 12 sind also derart angeordnet, dass sie eine magnetische Kraft auf an dem zweiten Lagerring 3 vorgesehene Wirkflächen 25, 26 bewirken können, die Kraftkomponenten sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung aufweist, vgl. Figur 4. Diese Wirkflächen 25, 26 sind quer zu der Drehachse D und quer zu der Radialebene R ausgerichtet. Eine dritte Magnetreihe ist bei dem Magnetlager 1 weder erforderlich noch vorgesehen. Wie die Detaildarstellung in Figur 4 zeigt, umfassen die Elektromagnete 13, 14 der

Magnetreihen 1 1 , 12 jeweils eine Spule, die um einen Spulenkern 15, 16 gewickelt ist. Der Spulenkern 15, 16 weist jeweils eine Längsachse L1 , L2 auf, die in Richtung eines Luftspalts zwischen dem ersten Lagerring 2 und dem zweiten Lagerring 3 verläuft. Dabei ist die Längsachse L1 , L2 des Spulenkerns quer zu der Drehachse D und quer zu der Radialebene R ausgerichtet. Bei dem Magnetlager des ersten Ausführungsbeispiels sind die die

Elektromagnete 13, 14 der Magnetreihen 1 1 , 12 derart ausgerichtet, dass eine gedachte Verlängerung V1 der Längsachse L1 des Spulenkerns 15 eines Elektromagneten 13 der ersten Magnetreihe 1 1 ausgehend von dem ersten Lagerring 2 und in Richtung des zweiten Lagerrings 3 und eine gedachte Verlängerung V2 der Längsachse L2 des Spulenkerns 16 eines Elektromagneten 14 der zweiten Magnetreihe 12 ausgehend von dem ersten Lagerring 2 und in Richtung des zweiten Lagerrings 3 eine zwischen der ersten und zweiten

Magnetreihe angeordnete Radialebene R schneiden. Insofern laufen die beiden

Verlängerungen V1 und V2 der Längsachsen L1 , L2 in Richtung des zweiten Lagerrings 3 aufeinander zu. Es ergibt sich ein im Wesentlichen dreieckiger Querschnitt des zweiten Lagerrings 3 entlang der axialen Schnittebene, vgl. Figur 3 und 4.

Die Elektromagnete 13 der ersten Magnetreihe 1 1 sind bezüglich der Radialebene R symmetrisch zu den Elektromagneten 14 der zweiten Magnetreihe 12 angeordnet. Die Längsachsen L1 , L2 der Elektromagneten 13, 14 können beispielsweise eine Neigung gegenüber der Radialebene R aufweisen, die im Bereich von 5° bis 85°, bevorzugt von 15° bis 75°, besonders bevorzugt von 30° bis 60°, beispielsweise von 45° beträgt.

Der zweite Lagerring 3 des Magnetlagers 1 weist ferner eine Flusstrennung 4 aus einem nicht-magnetischen Material auf, welche ringförmig ausgebildet ist. Die Flusstrennung 4 kann beispielsweise aus Aluminium, Austenit-Stahl, Bronze oder einer Keramik ausgebildet sein. Die Flusstrennung 4 ist bezogen auf das Magnetlager 1 zwischen der ersten Magnetreihe 1 1 und der zweiten Magnetreihe 12 angeordnet und kann daher die Magnetkreise dieser beiden Magnetreihen 1 1 , 12 wirksam entkoppeln. Die Flusstrennung 4 erfüllt zudem die Funktion eines Fanglagers 20. Hierzu ist die dem Luftspalt zugewandte Oberfläche der Flusstrennung 4 als Fanglagerteil ausgestaltet. Durch die Flusstrennung 4 und den der Flusstrennung 4 gegenüberliegenden Bereich des ersten Lagerrings 2 wird ein als Gleitlager ausgebildetes Fanglager 20 gebildet. Dieses Fanglager 20 befindet sich zwischen der ersten Magnetreihe 1 1 und der zweiten Magnetreihe 12.

Zusätzlich zu dem ersten Fanglager 20 ist bei dem Magnetlager 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein zweites Fanglager 21 und ein drittes Fanglager 22 vorgesehen. Diese Fanglager 21 , 22 sind ebenfalls als Gleitlager, insbesondere mit abgerundeten Oberflächen, ausgebildet. Das zweite Fanglager 21 und das dritte Fanglager 22 sind derart angeordnet, dass die erste und die zweite Magnetreihe 1 1 , 12 in Richtung der Drehachse D gesehen zwischen dem zweiten Fanglager 21 und einem dritten Fanglager 22 angeordnet sind.

In den Figuren 6 bis 10 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Magnetlagers 1 gemäß der Erfindung dargestellt, welches gleichfalls zum Einsatz in einer Röntgen-Computer- tomographievorrichtung geeignet ist. Dieses Magnetlager 1 weist einen ersten Lagerring 2 auf, der als Außenring ausgestaltet ist. Der erste Lagerring 2 ist einstückig ausgebildet.

Alternativ kann der erste Lagerring als geteilter Lagerring ausgebildet sein. Konzentrisch innerhalb des ersten Lagerrings 2 ist ein zweiter Lagerring 3 angeordnet. Der zweite

Lagerring 3 weist zwei Lagerringteile 3.1 , 3.2 auf. Diese Lagerringteile 3.1 , 3.2 sind ringförmig ausgestaltet. Zwischen den Lagerringteilen 3.1 , 3.2 des zweiten Lagerrings ist ein Fanglagerteil 4 angeordnet. Insofern handelt es sich bei dem zweiten Lagerring 3 um einen geteilten Innenring.

Die beiden Lagerringe 2, 3 sind mittels Elektromagneten 13, 14 um eine Drehachse drehbar zueinander gelagert. Die Elektromagnete 13, 14 dieses Magnetlagers 1 sind in genau zwei Magnetreihen 1 1 , 12 angeordnet. Eine erste Magnetreihe 1 1 wird durch die in der Figur 8 links gezeigten Elektromagneten 13 gebildet, welche in der Umfangsrichtung des ersten Lagerrings 2 beabstandet zueinander angeordnet sind, wie dies beispielsweise in Figur 10 erkennbar ist. Die Elektromagnete 14, die in der Figur 8 rechts gezeigt sind, bilden eine zweite Magnetreihe 12. Auch die Elektromagnete 14 der zweiten Magnetreihe 12 sind in der Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnet. Die erste und die zweite Magnetreihe 1 1 , 12 können eine identische Anzahl an Elektromagneten 13, 14 aufweisen, beispielsweise 16 Elektromagnete. Alternativ kann die Anzahl der Elektromagnete 13, 14 pro Magnetreihe 1 1 , 12 vier, acht, 12, 14, 18, 20, 22, 24 oder ein anderer Wert sein. Die Elektromagnete 13, 14 der Magnetreihen 1 1 , 12 weisen jeweils eine Spule 17, 18 und einen Spulenkern 15, 16 auf. Die Elektromagnete 13, 14 sind derart ausgerichtet, dass sie jeweils eine magnetische Kraft auf den zweiten Lagerring 3 bewirken können, die quer zu der Drehachse D und quer zu einer senkrecht zu der Drehachse D angeordneten Radialebene R ausgerichtet ist. Die Elektromagnete 13, 14 der ersten und zweiten Magnetreihe 1 1 , 12 sind also derart angeordnet, dass sie eine magnetische Kraft auf an dem zweiten Lagerring 3 vorgesehene Wirkflächen 25, 26 bewirken können, die Kraftkomponenten sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung aufweist, vgl. Figur 9. Diese Wirkflächen 25, 26 sind quer zu der Drehachse D und quer zu der Radialebene R ausgerichtet. Eine dritte

Magnetreihe ist bei dem Magnetlager 1 weder erforderlich noch vorgesehen. Der Spulenkern 15, 16 weist jeweils eine Längsachse L1 , L2 auf, die in Richtung eines Luftspalts zwischen dem ersten Lagerring 2 und dem zweiten Lagerring 3 verläuft. Dabei ist die Längsachse L1 , L2 des Spulenkerns quer zu der Drehachse D und quer zu der Radialebene R ausgerichtet.

Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind bei dem Magnetlager 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Elektromagnete 13, 14 der Magnetreihen 1 1 , 12 derart ausgerichtet, dass eine gedachte Verlängerung V1 der Längsachse L1 des Spulenkerns 15 eines Elektromagneten 13 der ersten Magnetreihe 1 1 ausgehend von dem ersten Lagerring 2 und von dem zweiten Lagerring 3 weg weisend und eine gedachte Verlängerung V2 der Längsachse L2 des Spulenkerns 16 eines Elektromagneten 14 der zweiten Magnetreihe 12 ausgehend von dem ersten Lagerring 2 und von dem zweiten Lagerring 3 weg weisend eine zwischen der ersten und zweiten Magnetreihe angeordnete Radialebene R schneiden.

Insofern laufen die beiden von der Drehachse D weg gerichteten Verlängerungen V1 und V2 der Längsachsen L1 , L2 in Richtung aufeinander zu. Die Wirkflächen 25, 26 sind an dem zweiten Lagerring 3 derart angeordnet, dass dieser einen im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt entlang einer axialen Schnittebene aufweist. Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Elektromagnete 13 der ersten

Magnetreihe 1 1 bezüglich der Radialebene R symmetrisch zu den Elektromagneten 14 der zweiten Magnetreihe 12 angeordnet. Die Längsachsen L1 , L2 der Elektromagneten 13, 14 können beispielsweise eine Neigung gegenüber der Radialebene R aufweisen, die im Bereich von 5° bis 85°, bevorzugt von 15° bis 75°, besonders bevorzugt von 30° bis 60°, beispielsweise von 45° beträgt.

Der zweite Lagerring 3 des Magnetlagers 1 weist ferner eine Flusstrennung 4 aus einem nicht-magnetischen Material auf, welche ringförmig ausgebildet ist. Die Flusstrennung 4 kann beispielsweise aus Aluminium, Austenit-Stahl, Bronze oder einer Keramik ausgebildet sein. Die Flusstrennung 4 ist bezogen auf das Magnetlager 1 zwischen der ersten Magnetreihe 1 1 und der zweiten Magnetreihe 12 angeordnet und kann daher die Magnetkreise dieser beiden Magnetreihen 1 1 , 12 wirksam entkoppeln. Die Flusstrennung 4 erfüllt zudem die Funktion eines Fanglagers 20. Hierzu ist die dem Luftspalt zugewandte Oberfläche der Flusstrennung 4 als Fanglagerteil ausgestaltet. Durch die Flusstrennung 4 und den der Flusstrennung 4 gegenüberliegenden Bereich des ersten Lagerrings 2 wird ein als Gleitlager ausgebildetes Fanglager 20 gebildet. Dieses Fanglager 20 befindet sich zwischen der ersten Magnetreihe 1 1 und der zweiten Magnetreihe 12.

Zusätzlich zu dem ersten Fanglager 20 ist bei dem Magnetlager 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ein zweites Fanglager 21 und ein drittes Fanglager 22 vorgesehen. Diese Fanglager 21 , 22 sind ebenfalls als Gleitlager ausgebildet. Das zweite Fanglager 21 und das dritte Fanglager 22 sind derart angeordnet, dass die erste und die zweite

Magnetreihe 1 1 , 12 in Richtung der Drehachse D gesehen zwischen dem zweiten Fanglager 21 und einem dritten Fanglager 22 angeordnet sind.

Gemäß einer Abwandlung der vorstehend gezeigten Ausführungsbeispiele können die Elektromagnete 13 der ersten Magnetreihe 1 1 und die Elektromagnete 12 der zweiten Magnetreihe 14 unterschiedlich ausgelegt sein.

Die vorstehend gezeigten Magnetlager 1 weisen jeweils einen ersten Lagerring 2 und einen konzentrisch zu dem ersten Lagerring 2 angeordneten zweiten Lagerring 3 auf, wobei der erste Lagerring 2 und der zweite Lagerring 3 mittels Elektromagneten 13, 14 um eine Drehachse D drehbar zueinander gelagert sind, wobei der erste Lagerring 2 eine erste Magnetreihe 1 1 und eine zweite Magnetreihe 12 aufweist, wobei die Magnetreihen 1 1 , 12 jeweils in einer Umfangsrichtung des ersten Lagerrings 2 zueinander beabstandet angeordnete Elektromagnete 13, 14 aufweisen. Die Elektromagnete 13, 14 der

Magnetreihen 1 1 , 12 sind zudem derart ausgerichtet, dass sie jeweils eine magnetische Kraft auf den zweiten Lagerring 3 bewirken können, die quer zu der Drehachse D und quer zu einer senkrecht zu der Drehachse D angeordneten Radialebene R ausgerichtet ist.

Bezugszeichenliste

1 Magnetlager

2 Lagerring

2.1 Lagerringteil

2.2 Lagerringteil

3 Lagerring

3.1 Lagerringteil

3.2 Lagerringteil

4 Fanglagerteil

1 1 Magnetreihe

12 Magnetreihe

13 Elektromagnet

14 Elektromagnet

15 Spulenkern

16 Spulenkern

17 Spule

18 Spule

20 Fanglager

21 Fanglager

22 Fanglager

25 Wirkfläche

26 Wirkfläche

D Drehachse

L1 Längsachse

L2 Längsachse

R Radialebene

V1 Verlängerung

V2 Verlängerung