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Magnetlager für Rotorwellen von Elektrizitätszählern, Verfahren zum Magnetisieren von zugehörigen Permanentmagneten sowie
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Magnetlager für Rotorwellen von Elektrizitätszählern mit einem auf der
Rotorwelle befestigten, hochkoerzitiven, permanentmagnetischen Magnetring mit U-förmiger Magnetisie- rung und durch eine ringförmige Rille voneinander getrennten Polflächen, dem mindestens ein gleich- artiger weiterer, relativ zur Rotorwelle stationär angeordneter Magnetring mit gleicher Magnetisierung unter gegenseitiger Abstossung der Polflächen gegenübersteht ; sie betrifft ferner ein Verfahren zum Ma- gnetisieren von auf einer Welle fest angeordneten Permanentmagneten für solche Magnetlager sowie eine
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei Elektrizitätszählern muss die Rotorwelle bei sehr kleiner, jahrelang unverändert bleibender Rei- bung drehbar sein. Magnetische Traglager für derartige Wellen sind bekannt und im allgemeinen mit topfförmigen Permanentmagneten aus hochkoerzitiven Werkstoffen ausgerüstet. Bei bekannten Magnetwerkstoffen werden Koerzitivkräfte bis über 700 Örsted erreicht. Als Permanentmagnete kommen bevorzugt auch kunstharzgebundene Presslinge aus pulverförmigem Magnetwerkstoff zur Anwendung.
Bei den bekannten magnetischen Lagern ergeben sich jedoch trotz ihrer theoretischen Vollkommenheit und grundsätzlichen Vorteile auch gewisse Schwierigkeiten ; eine davon besteht in der zu geringen seitlichen Stabilität : bei etwas exzentrischem Lauf des Rotors ergibt sich nämlich eine seitliche magnetische Kraft, so dass ein zusätzliches Zentrierlager erforderlich wird, das wieder auf die Welle Reibungskräfte ausübt und auch Abnutzungserscheinungen aufweist. Die bisher bekannten magnetischen Lager sind ausserdem zu empfindlich und störanfällig. So beeinflusst eine geringe Lageänderung der Welle bereits die Genauigkeit des Messvorganges nachteilig ; bei "weicher" Lagerung erzeugt eine geringfügige Änderung der magnetischen Kraft bereits eine verhältnismässig grosse Lageänderung der Welle.
In der Praxis haben sich noch weitere Mängel ergeben, wie z. B. die Empfindlichkeit gegenüber Temperaturänderungen und äusseren Magnetfeldern. Schliesslich können irgendwelche Unregelmässigkeiten beider Magnetfelder der Lagermagnete unerwünschte Verriegelungskräfte hervorrufen, so dass die Welle eine bevorzugte Drehwinkelstellung einnimmt, wodurch dem Einsetzen einer Drehbewegung entgegengewirkt wird.
Nach der Erfindung werden nun bei magnetischen Lagern der eingangs beschriebenen Bauart diese Nachteile dadurch im wesentlichen vermieden, dass die an jedem der Magnete zwischen den Polflächen vorgesehenen Rillen höchstens 3 mm breit und an jedem Magneten die Polflächen beider Pole gleich oder um höchstens 4calo unterschiedlich gross sind, und dass die Koerzitivkraft der Magnete mindestens 650 Örsted beträgt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform haben die permanenten Lagermagnete aus kunstharzgebundenem Alnico VII-Pulver einen Aussendurchmesser des Magnetkörpers von höchstens 19 mm - vorzugs- weise von 14 mm - ferner eine Breite der äusseren ringförmigen Polfläche von annähernd 1,3 mm, eine Rillenbreite von rund 1 mm sowie eine Breite der inneren Polfläche von etwa 2,8 mm. Der auf der Rotorwelle befestigte Permanentmagnet hat unter Wirkung eines stabilisierten Restmagnetismus vom stationär angeordneten Magneten einen Arbeitsabstand, der mindestens gleich der Breite der Rille - vorzugs-
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in axialer Richtung um höchstens 0,08 mm.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Magnetlagers sind an dem auf der Rotorwelle befestigten zylindrischen Magneten an der in Richtung der Lagerlast gesehen unteren Stirnfläche. sowie ausserdem am oberen Teil der Mantelfläche des Magnetkörpers je durch eine Rille getrennte Magnetpol-Paare erzeugt, deren erstes zusammen mit einem frontal gegenüberstehenden, relativ zu diesem U-förmig axial ab- stossend magnetisierten, mit einer ringförmigen Rille versehenen Magneten ein Traglager bildet, und deren zweites Polpaar mit einem konzentrisch zu diesem angeordneten und relativ zu diesem U-förmig radial abstossend magnetisierten, mit einer ringförmigen Rille versehenen Magnetring ein Zentrierlager ergibt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Magnetisieren von auf einer Welle fest angeordneten Perma- nentmagneten für Magnetlager der oben beschriebenen Art, u. zw. unter Verwendung eines Elektroma- gneten mit den Polflächen des Permanentmagneten angepassten Polflächen, besteht nun darin, dass zu- erst bei flächenhafter Berührung der Polflächen beider Magnete der Elektromagnet mit einem Magneti- sierungs-Stromstoss erregt, sodann die Rotorwelle zu den Polflächen des Elektromagneten genau lotrecht zentriert, daraufhin der Elektromagnet mit einem dem Magnetisierungsstrom entgegengesetzten Entma- gnetisierungs-Stromstoss geringerer Stärke erregt und anschliessend der Permanentmagnet vom Elektro- magneten entfernt wird.
Schliesslich ist die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zweckmässig derart ausgebildet, dass in einem Spalt zwischen den Polflächen des Elektromagneten eine ringförmige Erregerspule ange- ordnet ist, deren Windungen in grösstmöglicher Nähe der Polebene konzentriert sind. Hiebei liegt das äussere Ende der Erregerspule höchstens 0, 12 mm unter der Polebene und die Erregerspule erstreckt sich insgesamt 3,8 mm in den Spalt.
In den Zeichnungen sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen magne- tischen Lagers sowie weiters Vorrichtungen zum Magnetisieren der zugehörigen permanenten Magnete dargestellt. Es zeigen : Fig. l einen Teil eines Elektrizitätszählers mit einem magnetischen Lager im
Mittelschnitt ; Fig. 2 den zugehörigen Magneten in Draufsicht ; Fig. 3 und 4 zwei andere Ausführungsformen eines Lagers bzw. eines zusammengebauten magnetischen Lagers im Mittelschnitt : Fig. 5 eine Haltevor- richtung zum Magnetisieren des auf einer Welle angeordneten permanenten Magneten für ein Lager ge- mäss Fig. l - im Mittelschnitt ; Fig. 7 einen Querschnitt VII-VII hiezu ;
Fig. 6 einen Teil einer Einrich- tung zum Magnetisieren von permanenten Magneten gemäss Fig. 1 und 3 ; Fig. 8 und 9 jeweils eine Ein- richtung zum Magnetisieren eines permanenten Lager-Magneten bzw. eines Ring-Magneten gemäss
Fig. 4 - im Mittelschnitt.
Allgemeine Beschreibung :
In den Fig. l und 2 ist ein Teil eines Elektrizitätszählers dargestellt, der einen Rahmen 10 und eine vertikale rotierende Welle 11 aufweist, die eine Scheibe 111 trägt. Die zugeordneten Elemente der Messeinrichtung, wie der Antrieb und die Verzögerungsmagnete sind an sich bekannt und deshalb nicht dargestellt. Das obere Ende der Welle 11 wird von einem Stift 16 geführt, der in einem Graphit- lager 24 läuft. Das Gewicht der Welle wird durch eine magnetische Abstossung zwischen den Ma- gneten 30 und 35 aufgenommen. Der Rotormagnet ist an der Welle 11 und der Statormagnet 35 an dem Halter 13 befestigt.
Die Magnete 30 und 35 sind im wesentlichen gleich ausgebildet. Gemäss der Erfindung weisen alle permanentmagnetischen Poloberflächen in eine axiale Richtung, sind nahe zueinander angeordnet und besitzen dieselbe Flächengrösse. Gleiche Pole liegen einander direkt gegenüber. Deshalb besitzen die äusseren Poloberflächen 38 und 41, die dasselbe Vorzeichen haben, dieselbe Flächengrösse wie die inneren Poloberflächen 39 und 42, während die Rillen oder Abstände 40 und 43, die jeweils zwischen den beiden Poloberflächen eines Magnets verlaufen, ziemlich schmal sind, jedenfalls in dem dargestellten Ausführungsbeispiel schmäler sind als jede der Breite der Poloberflächen.
Diese Anordnung ergibt mit einer geeigneten Magnetisierung, um das Drehelement mit dem zwischen den Magneten 30 und 35 dargestellten Spalt (von etwa 1, 3 mm Breite) zu lagern, eine sehr stabile Lagerung, bei der die seitlichen magnetischen Kräfte, die von geringfügigen Verschiebungen erzeugt werden, sehr klein sind.
Während des normalen Betriebes begrenzen der Stift 19 und der Graphitring 25, dessen Lauffläche der Lauffläche des Stiftes 19 angepasst ist, die seitliche Bewegung des Magnetes 30 auf so geringfügige seitliche Verschiebungen, dass die seitlichen magnetischen Kräfte äusserst niedrig sind.
Detaillierte Beschreibung :
Der Rahmen 10, von dem nur hervorragende Vorsprünge dargestellt sind, trägt einenoberen Befestigungsteil 12 und einen unteren Befestigungsteil 13. Jeder dieser Teile besitzt einen kreisför-
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migen Querschnitt. Sie sind in geeignete Öffnungen in Ansätze des Rahmens 10 eingesetzt und werden durch Kopfschrauben 14 gehaltert. Der Teil 12 besitzt eine axial verlaufende zylindrische Bohrung 15, durch die sich ein kleiner Zentrierstift 16 entlang der Achse der Bohrung erstreckt. Der Stift 16 wird von einem Gussstopfen 17 gehaltert. Der Teil 13 weist eine Bohrung 18 auf, durch die ein Zentrierstift 19 entlang deren Achse verläuft. Dieser Stift wird durch einen Stopfen 20 gehaltert. Die Stifte 16 und 19 sind genau zentriert, indem sie bei dem Eingiessen der Stopfen 17 und 20 zentriert gehaltert werden.
An jedem Ende der Welle 11 sind Hohlräume 22 bzw. 23 vorgesehen. Die Hohlräume 22 und 23 sind zylindrisch ausgebildet. Ihre Achsen fallen mit der Achse der Welle 11 zusammen. Am einen Ende der Welle 11 ist am Mundstück des Hohlraums 22 ein Graphitlager 24 befestigt, dessen Öffnung mit der Achse der Welle 11 ausgerichtet ist. In dieser Öffnung ist der Stift 16 drehbar gelagert.
Ein entsprechendes Lager 25 ist am andern Ende der Welle 11 an dem Mundstück des Hohlraums 23 befestigt.
Nahe dem unteren Ende der Welle 11 ist ein gerändelter Abschnitt 27 vorgesehen, um eine zuverlässige Lageeinstellung des Magnets 30 zu gewährleisten. Während der Rotormagnet genauzentriert auf der Welle 11 gehaltert wird, wird das Verbindungsmetall 29 an Ort und Stelle eingegossen. Wahlweise kann der Magnet 30 an einem Bund 29 angekittet werden (wie in Fig. 3), der durch einge- passte Teile zentriert wird, bündig auf die Welle passt und daran durch Setzschrauben befestigt wird.
Der untere Magnet 35 ist an dem Teil 13 durch eingegossenes Metall 36 befestigt, das zur gleichen Zeit wie der Stopfen 20 eingegossen werden kann.
Die Magnete 30 und 35 sind gleich ausgebildet. Der Magnet 35 weist eine äussere ringförmige Poloberfläche 38 und eine innere ringförmige Poloberfläche 39 auf. Wie dargestellt ist, sind die beiden Poloberflächen durch eine Rille 40 getrennt. Entsprechend besitzt der Magnet 30 eine äussere ringformige Poloberfläche 41 und eine innere ringförmige Poloberfläche 42, die durch eine Rille 43 getrennt sind. Aus den Fig. l und 2 ist ersichtlich, dass die Poloberflächen 39 und 42 breiter als die Poloberflächen 38 und 41 sind. Dies wird deshalb so gemacht, damit der Oberflächenbereich der Poloberflächen 39 und 42 angenähert gleich dem Oberflächenbereich der Poloberflächen 38 bzw. 41 ist.
Obwohl die besten Ergebnisse mit angenähert gleichen Flächenbereichen erzielt werden, ist eine exakte Übereinstimmung nicht erforderlich. Es wird jedoch die Auffassung vertreten, dass jede Abweichung von der Flächengleichheit nachteilig ist und Verluste zur Folge haben kann. Wenn der Flächenunterschied
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ergeben sich unvorteilhafte magnetische Verhältnisse.
Die Magnete 30 und 35 sind so magnetisiert, dass jeweils beide äusseren Poloberflächen 41 und 38 die gleiche und beide inneren Poloberflächen 42 und 39 die entgegengesetzte Polarität besitzen.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die ersteren als Nordpole und die letzteren als Südpole bezeichnet. Jedoch kann die Polarität umgekehrt werden, ohne dass dies von Bedeutung wäre und deshalb dem Hersteller freigestellt ist. Die Bezeichnungen "N" und "S" in den Zeichnungen dienen lediglich dazu, die relative Polarität der beiden Poloberflächen zu kennzeichnen. Die Magnete 30 und 35 sollen dieselbe relative Stärke in allen Drehwinkeln um die Achse der Welle 11 besitzen. Deshalb ist das magnetische Feld um jeden der Magnete etwa gleich dem eines Halbtoroids, wobei die Ebene der Poloberflächen 41 und 42 z. B. angenähert das Toroid schneidet und senkrecht zu der Achse verläuft, um die das Toroid gebildet wurde.
(Die Stifte 16 und 19 besassen bei einem praktischenAusführungsbei- spiel einen Durchmesser von 0, 48 mm (0, 019 Zoll). Wegen ihrer kleinen Grösse, ihrer äusserst geringen und im allgemeinen vernachlässigbaren Lagerbelastung und wegen ihrer drehbaren Lagerung in den Graphitlagern 24 und 25 ist der Reibungswiderstand auf Grund der Rotation der Welle 11 äusserst gering. Während eines normalen Betriebes verhindern diese Stifte irgendeine Seitenkraft, so dass eine seitliche Verschiebung äusserst klein ist. Jedoch wird die Vorrichtung auf andere Weise gegen Erschütterungen, wie beispielsweise beim Versand geeignet geschützt. Mit den Enden der Welle 11, die in den Hohlräumen 15 und 18 verlaufen, ist also die Welle gegen eine überschüssige seitliche Bewegung gesichert.
Es besteht ebenfalls ein Schutz gegen eine überschüssige axiale Verschiebung, die sonst bei einem Versand auftreten könnte. Deshalb besitzen die Stifte 16 und 19 ein hinreichend kleines Spiel von z. B. 0, 25 bis 0,38 mm (0,01 bis 0,015 Zoll) zu den Enden der Hohlräume 22 und 23. Der letztere kann durch ein eingesetztes Endlager gebildet sein, um Befürchtungen solcher Verbraucher zu beseitigen, die derartige, bisher notwendige Endlager kennen und zunächst kein Vertrauen in das ungewöhnliche Ausmass der Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturänderungen der Einrichtung gemäss der Erfindung setzen.
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Magnetisierung :
Die Haltevorrichtung zum Magnetisieren des Magnetes 30 ist in Fig. 5 dargestellt. Sie weist einen
Rahmen 48 mit einem oberen Arm 49 und einem Basisarm 50 auf. Auf dem Basisarm 50 ist ein Elektromagnet 51 angebracht. Dieser weist einen Kern 52 aus weichem magnetischem Material auf, dessen oberer Teil ringförmig ausgebildet ist und eine ringförmige Poloberfläche 53 bildet. Ein
Gehäuse 54 aus weichem magnetischem Material umgibt den Kern 52 und begrenzt eine ringförmige
Poloberfläche 55. Die Poloberflächen 53 und 55 liegen in einer gemeinsamen Ebene und sind durch einen Spalt 56 voneinander getrennt. Die Ausbildung der Poloberflächen 55 und 53 entspricht der
Ausbildung der Poloberflächen 41 bzw. 42.
Zwischen dem Kern 52 und dem Gehäuse 54 sind in der dargestellten Weise in dem Spalt 56 Wicklungen einer Spule 57 vorgesehen, die über zwei An- schlussdrähte 58 erregt wird. Der vorspringende Teil der Welle 11, der unmittelbar unter der Pol- oberfläche 42 liegt, passt bündig in die Bohrung 59 des Kernes 52, um die Magnetoberflächen 41 und 42 mit den entsprechenden Oberflächen 53 und 55 der Magnetisiereinrichtung zu zentrieren.
In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass die Verwendung von Rinnen 40,43 sehr zweck- mässig ist, weil dadurch vermieden wird, dass eine besonders präzise Zentrierung der Magnetpoloberfläche auf den Poloberflächen der Magnetisiereinrichtung erfolgen muss. Bei Verwendung von Rinnen 40 und 43 wurde es als zulässig festgestellt, dass die Bohrung 59 einen Durchmesser haben kann, der 0, 05 mm (0, 002 Zoll) grösser als der Durchmesser des eingepassten Teiles der Welle 11 ist. Die Grenze wurde nicht bestimmt.
Es ist ferner von Bedeutung, dass sich die Wicklung der Spule 57 ziemlich nahe der Ebene der Pol- oberflächen 53 und 55 der Magnetisiereinrichtung konzentriert. Es wurde als möglich festgestellt, die Permanentmagnete durch Verwendung von 11000 bis 12000 Ampèrewindungen in einer Spule zu sättigen, die sich 0, 13 - 3, 8 mm (0, 005 - 0, 15 Zoll) von der Ebene der Oberflächen erstreckt. Die Win- dungen der Spule sollen eng aneinander liegen, wobei die Verbindung durch hochtemperaturbeständigen
Schellack erzielt werden kann, der ebenso zur Isolation der Drähte verwendet werden kann.
Unter Berücksichtigung dieser Faktoren wurde festgestellt, dass Magnete mit besonders hoher ma- gnetischer Gleichmässigkeit um die Achse und nahezu maximaler Polstärke hergestellt werden können, die bei einem gegebenen Magnet möglich ist.
Stabilisierung der Magnete durch Entmagnetisierung :
Wie bei Magneten allgemein bekannt ist, sollen diese nach der Magnetisierung einer teilweisen Entmagnetisierung zum Zwecke der Stabilisierung ausgesetzt werden. Dies kann im Falle der dargestellten Magnete in üblicher Weise durch Einsetzen in ein Wechselfeld konstanter Stärke und durch Entfernung aus diesem Feld erfolgen.
Vorzugsweise werden die Drähte 58 mit einer Stossstromquelle verbunden, so dass z. B. ein Strom hoher Stärke und kurzer Dauer erzeugt wird. Derartige Einrichtungen sind bekannt, bei denen der Strom z. B. durch eine Kondensatorentladung erzeugt wird. Der zu erregende Magnet, beispielsweise der Magnet 30, wird über dem Elektromagnet 51 angeordnet, Ein starker Stromstoss wird durch die Spule 57 geschickt, um den Magnet bis zur Sättigung zu magnetisieren. Wenn danach die Stabilisierung in derselben Einrichtung erfolgen soll, wird ein schwächerer Entmagnetisierungsstrom, der das umgekehrte Vor- zeichen besitzen kann, oder ein Wechselstrom ist, durch eine Spule 57 geführt, um den Magnet teilweise zu entmagnetisieren und zu stabilisieren.
Der Restmagnetismus der beiden Magnete sollte so sein, dass das gewünschte Gewicht mit dem gewünschten axialen Abstand zwischen den betreffenden Oberflächen, z. B. den Oberflächen 38 und 41 der Magnete beim Betrieb getragen wird. Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel sind die Feldstärken der Magnetfelder und des Entmagnetisierungsstromes, die erforderlich sind, um diesen Abstand möglichst gut anzunähern, empirisch leicht zu bestimmen. Eine spezielle Entmagnetisierung kann für einen gewünschten Betrag der Entmagnetisierung erzielt werden, wenn die Stärke aufeinanderfolgender getrennter Impulse erhöht wird, bis der gewünschte restliche Fluss genau erreicht ist.
Entmagnetisierung mit Kompensation :
Die durch die Poloberflächen 38 und 39 bzw. 41 und 42 definierten Ebenen sollen parallel zueinander und senkrecht zur Achse der Welle 11 verlaufen. Um ein möglichst nicht kostspieliges Herstellungsverfahren zu erzielen, können einige geringfügige Fehler zugelassen werden. Um ihren Einfluss auf einem Minimum zu halten, kann das folgende neue Verfahren zum Magnetisieren und Stabilisieren eines Magnetes 30 verwendet werden.
In Fig. 5 befindet sich auf einem Arm 49 ein Stopfen 63, der einen Stift 64 trägt, der im Lager 24 (Fig. l) der Welle 11 aufgenommen werden kann. Der Stopfen 63 ist im Arm 49 so
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An das Sackloch 69 schliesst sich eine Bohrung 71 mit grösserem Durchmesser an, in deren Unterseite ein Graphitlager 72 eingesetzt ist. Das Lager 72 weist eine axiale Bohrung 73 auf, die den Stift 68 ziemlich lose aufnimmt. Das untere Ende der Welle 67 wird von einem Stützmagnet 74 umgeben, der identisch mit dem Magnet 35 in Fig. l sein kann. Der Magnet 74 weist eine äussere ) ringförmige Poloberfläche 75 und eine innere ringförmige Poloberfläche 76 auf, die den Poloberflächen 38 bzw. 39 entsprechen. Die Pole 75 und 76 können durch eine Rille 77 getrennt sein.
Der Rotormagnet 82 ist um einen gerändelten Abschnitt 80 der Welle 67 herum durch Metall 81 befestigt, das an Ort und Stelle eingegossen wurde. Der Magnetkörper 82 ist zylindrisch ausgebildet.
Seine untere Stirnfläche ist mit einem äusseren ringförmigen Pol 83 und einem inneren ringförmigen ) Pol 84 versehen, die durch eine Rille 85 getrennt sein können. Die Gestalt und Grösse der Pole 83 und 84 entspricht denjenigen der Pole 75 und 76.
Um den Umfang des Magnetkörpers 82 sind angrenzend an dessen oberes Ende zwei entlang dem Umfang angeordnete Pole 87 und 88 vorgesehen, die durch eine Rille 89 getrennt sein können. Ein ringförmiger Magnet 90 weist zwei innere Pole 91 und 92 entlang des Umfanges auf, die durch eine Rille 93 getrennt sind.
Die Pole 87 und 91 besitzen dieselbe Polarität, während die Pole 88 und 92 die entgegengesetzte Polarität besitzen. Deshalb ist das magnetische Feld zwischen dem oberen Magnet des Körpers 82 und dem Ringmagnet 90 so ausgebildet, dass diese Magnete einander abstossen und dazu dienen, die Welle 67 zu zentrieren, so dass diese mit der vertikalen Achse der Pole 91 und 92 zusammenfällt.
Die Pole 83 und 75 besitzen ebenfalls dieselbe Polarität, während die Pole 76 und 84 die entgegengesetzte Polarität haben. Deshalb wird der untere magnetische Teil des Magnetkörpers 82 von der abstossenden Magnetkraft zwischen diesem Magnetkörper und dem Magnet 74 getragen. Wenn die auf das rotierende Element, von dem die Spindel 67 ein Teil ist, ausgeübten Kräfte hinreichend klein oder gut ausbalanciert hinsichtlich seitlicher Kräfte auf die Spindel 67 sind, kann der Stift 68 normalerweise nicht das Lager 72 berühren, so dass der normale Reibungswiderstand gleich Null ist.
Ähnliche Ergebnisse sind von einem einzigen Paar von Magneten mit kegelförmigen Polflächen zu erwarten.
Der Statormagnet 74 kann auf einem Elektromagneten magnetisiert sein, der beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist. Die Fig. 8 bzw. 9 zeigen die Befestigungseinrichtung zum Magnetisieren des Magnetkörpers 82 und des Ringmagnetes 90. In Fig. 8 ist ein ringförmiger Kern 95 aus weichem magnetischem Material gezeigt, der einen Schlitz aufweist, um die elektrischen Wicklungen 96 aufzunehmen. Anderseits begrenzt der Schlitz, der die Wicklungen 96 aufnimmt, zwei am Umfang vorgesehene Pole 97 und 98. Zwei Ringe 99 und 100 sind an gegenüberliegenden Seiten des Kernes 95 vorgesehen. Die Ringe 99 und 100 bestehen aus einem elektrisch leitenden, nicht magnetischen Material wie beispielsweise Kupfer.
Die Unterseite des Magnetkörpers 82 wird durch einen Elektromagneten magnetisiert, der einen Kern 102 mit einem Schlitz in der Oberfläche aufweist, in dem die Wicklung 103 vorgesehen ist.
Der die Wicklung 103 aufnehmende Schlitz begrenzt zusammen mit der axialen Öffnung 104 ringförmige Pole 105 und 106, die den Polen 83 bzw. 84 gegenüberliegen. Die Spulen 96 und 103 werden mit einer Einrichtung 107 zum Erzeugen von Stromimpulsen verbunden, die so ausgebildet ist wie diejenige, die zur Erregung der Spule 57 in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5 verwendet wird. Wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 werden die Spulen 96 und 103 zuerst durch einen verhältnismässig grossen Stromimpuls des einen Vorzeichens erregt, um den Magnetkörper 82 bis zur Sättigung zu magnetisieren. Danach wird ein kleinerer Stromimpuls entgegengesetzter Polarität durch die Spulen 96 und 103 geschickt, um den Magnetkörper teilweise zu entmagnetisieren.
Die Spulen 96 und 103 sind als in Reihe geschaltet dargestellt, um damit zu zeigen, dass sie genau übereinstimmend erregt werden, so dass keine von beiden den Magnet nachteilig beeinflusst, den die andere magnetisiert.
Fig. 9 zeigt die Vorrichtung zum Magnetisieren des Magnetes 90. Ein im wesentlichen zylindrischer Kern 109 weist einen Schlitz auf, in dem eine Wicklung 110 vorgesehen ist. Der Schlitz, in dem die Wicklung 110 angeordnet ist, begrenzt zwei periphere Pole 111 und 112, die im allgemeinen den Polen 91 und 92 des Magnetes 90 entsprechen. Zwei zylindrische Kupferscheiben 103 und 104 sind an gegenüberliegenden Seiten des Kernes 109 angeordnet. Die Wicklung 110 ist mit der Impulsquelle 107 verbunden. Sie wird anfänglich durch einen verhältnismässig starken Strom erregt, um den Magnet 90 zu sättigen. Danach kann sie durch einen etwas niedrigeren Strom des ent- gegengesetzten Vorzeichens erregt werden, um den Magnet 90 teilweise zu entmagnetisieren.
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Es ist zu beachten, dass diese axialen Abstände länger als die Breite der Rille sind, die die Pol- flächen trennt, u. zw. um einen beträchtlichen Prozentsatz. Ein Spaltabstand, der etwas kürzer als die
Breite der Rille ist, wurde ebenfalls verwendet, jedoch die relative Seitenkraft wuchs und viel weniger sollte offenbar verhindert werden. Dies besagt mit andern Worten, dass der axiale Schnitt mindestens so i gross sein sollte, dass er angenähert gleich der Breite der Rille ist, oder dem Abstand der Poloberflächen, falls keine Rille vorhanden ist.
Obwohl bereits erwähnt wurde, dass der Abstand der verschiedenen magnetischen Pole nicht grösser als 3 mm sein sollte, wird angenommen, dass er tatsächlich so klein wie möglich sein sollte. Es erscheint schwierig, ihn kleiner als etwa 1 mm (0,04 Zoll) zu machen, weil eine grosse Anzahl von Ampèrewin- dungen angrenzend an die Ebene der Poloberflächen des zu magnetisierenden Magnetes benötigt werden.
Deshalb wird augenblicklich eine Abmessung von etwa 1 mm vorgezogen.
Das ALNICO VII sollte unorientiert (isotrop) sein und besitzt eine prozentuale Zusammensetzung in
Gewichtsprozenten von :
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<tb>
<tb> Kobalt <SEP> 24
<tb> Nickel <SEP> 18
<tb> Aluminium <SEP> 8 <SEP> 1/2 <SEP>
<tb> Titan <SEP> 5
<tb> Kupfer <SEP> 3 <SEP> 1/4 <SEP>
<tb> Eisen <SEP> Rest
<tb>
Zusammenfassung :
Die Erfindung betrifft die Herstellung einer sehr stabilen magnetischen Lagerung, bei der keine über- schüssigen Seitenkräfte auf Grund geringfügiger seitlicher Verschiebungen auftreten. Ferner haben Versuche gezeigt, dass die Einrichtung gemäss der Erfindung eine überraschend geringe Empfindlichkeit ge- genüber Temperturänderungen zeigt. Diese Lagerung wurde bei einem Rotor von 32 g Gewicht verwendet, der sich bei einer Temperaturänderung von -400C bis +900C in axialer Richtung nur um etwa 0, 08 mm (0, 003 Zoll) oder weniger ändert.
Dies liegt natürlich weit ausserhalb des Bereiches, dem z. B. ein üblicher Elektrizitätszähler ausgesetzt wird. Im Vergleich zu einer der besten bisher bekannten magnetischen Lagerungen ist zu bemerken, dass bei derselben Temperaturänderung mindestens die dreifache vertikale Ausdehnung als in dem oben erwähnten Beispiel zu erwarten ist.
Ferner hat sich die magnetische Lagerung gemäss der Erfindung als weitgehend unabhängig von zeitweiligen oder ständigen magnetischen Änderungen auf Grund äusserer magnetischer Felder gezeigt, die darauf entweder als Ergebnis beabsichtigter Beeinflussungen, die zu falschen Messergebnissen führen, oder als Ergebnis von Ladeströmen auf Grund von Blitzeinschlägen in die Übertragungsleitungen ausgeübt werden. Zum Beispiel wurde festgestellt, dass bei einem handelsüblichen Gerät mit magnetischer Lagerung unter Verwendung von abstossenden Kräften ein üblicher Magnet, wenn dieser an eine geeigneten Stelle der Hülle der Messeinrichtung gebracht wird, so die Magnete der magnetischen Aufhängung beeinflusst, dass der Rotor mindestens um 0, 5 mm (0, 02 Zoll) absinkt, oder dass die Polflächen aneinander angreifen, wodurch starke Reibungskräfte erzeugt werden.
Bei einer Einrichtung gemäss der Erfindung hatte ein entsprechend angewendeter Magnet nur ein Absinken des Rotors von 0, 1 mm (0,004 Zoll) oder weniger zur Folge.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Magnetlager für Rotorwellen von Elektrizitätszählem mit einem auf der Rotorwelle befestigten, hochkoerzitiven, permanentmagnetischen Magnetring mit U-förmiger Magnetisierung und durch eine ringförmige Rille voneinander getrennten Polflächen, dem mindestens ein gleichartiger weiterer, relativ zur Rotorwelle stationär angeordneter Magnetring mit gleicher Magnetisierung unter gegenseitiger Abstossung der Polflächen gegenübersteht, dadurch gekennzeichnet, dass die an jedem der Ma-
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tivkraft der Magnete mindestens 650 Örsted beträgt.