DE2200808A1 - Radiales magnetlager - Google Patents

Description

Anmelder; ELETTRORAVA S.p.A.
a Company of Italy

Savonera (Turin,Italien)

Radiales Magnetlager

Die Erfindung hat ein radiales Magnetlager zum Gegenstand.

Daυ Magnetlager gemäß der Erfindung besteht aus einem feststehenden ringförmigen Magneten,- der an seiner Oberseite und Unterseite jeweils eine Reihe von konzentrischen, im allgemeinen durch Ringe aus ferromagnetischern Material gebildeten Vorsprangen aufweist, und aus einem zum Magneten koaxial ange-

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ordneten Rotor mit zwei sich radial erstreckenden PoI-sohuhen, die den Lageraitz für den Magneten begrenzen, wobei die der Ober- und der Unterseite des Magneten zugekehrten Oberflächen der Polschuhe ebenfalls jeweils eine Reihe von konzentrischen, gegen die Vorspränge des Magneten gerichtete und von diesen durch eine oder mehrere Luftstrecken getrennte Vorsprünge aufweisen.

Der Magnet kann entweder ein Dauermagnet oder aber ein Elektromagnet sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die erwähnten Luftstrecken durch Planflächen begrenzt} gemäß einer abgewandelten Ausführungsform weisen die Begrenzungsflächen der Luftstrecken hingegen eine Krümmung auf, die kugelförmig, parabelförmig oder anderswie ausgebildet sein kann.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der Rotor aus magnetisierbarem Material, wie z.B. Stahl oder Weicheisen, und daher kann auch der Rotor selbst magnetisiert werden. Das erfindungsgemäße Magnetlager ermöglicht es, auf die sonst bei bekannten Lagern dieser Art unerläßlichen Schwingungsdämpfer für den Stator gänzlich zu verzichten.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der beiliegenden Zeichnung. Darin zeigern

Fig. 1 einen Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Magnetlagers j

Fig. 2 eine Abwandlung, bei der ein Elektromagnet verwendet ist|

FLg. 3 ein mit einem Kugellager gekuppeltes Magnetlager gemäß der Erfindung.

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Wie aus der Zeichnung (?ig. l) hervorgeht, besteht das erfindungagemäße Magnetlager aus einem durch einen ringförmigen Magneten 1 gebildeten festen. Teil 1 und aus einem durch die Drehwelle 2 gebildeten beweglichen Teil, wobei diese Drehwelle koaxial zum Magneten und um die Achse a - a' drehbar gelagert ist.

Die Welle 2 besteht aus magnetisierbarem Material und kann außerhalb des Magneten 1, oder aber, wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, in dessen Inneren angeordnet sein. 2wei an der Drehwelle befestigte und radial gerichtete Polschuhe 3* 3¹ sind ebenfalls ringförmig ausgebildet und begrenzen einen Lagersitζ für den Magneten 1., Diese Polschuhe 3₉ V sind von der Welle 2 trennbar, um den Einbau des Magneten zu ermöglichen.

Die Oberseite und die Unterseite des Magneten weisen jeweils eine Keine von konzentrischen Vorsprüngen oder Rippen 4.bzw. 4¹ auf, die gegen entsprechende, an den ■ dem Magneten zugewandten Seiten der Polschuhe angeformte Vorsprünge oder Rippen 5 b&w* 5' gerichtet und von diesen durch eine oder mehrere Luftstrecken 6, 6' ge-. trennt sind.

Der Magnet 1 kann, wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel, ein Dauermagnet sein, oder aber, wie bei der in Pig. 2 gezeigten Abwandlungj ein Elektromagnet, dessen Erregungs-Solenoid mit 7 bezeichnet ist*

Das erfindungsgemäße Magnetlager ist in Verbindung mit elektrischen oder mechanischen Vorrichtungen, die den Axialdruck auffangen sollen, verwendbar. In jedem Falle ist das Magnetlager durch das Ausfallen jeglicher Schmierstoffe besonders für den Einsatz im Vakuum geeignet. Mne besonders interessante Anwendung ist in Fig»3 dargestellt, bei der das erfindungsgemäße, in seinem «.Ganzen mit. 10 bezeichnete Magnetlager über eine Welle mit einem Kugel- oder Gleitlager 8, das die axiale Sta-

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bilität der Vorrichtung sichert, gekuppelt ist. Diese in Fig. 3 gezeigte Lösung eignet sich besonders für Ultrazentrifugen oder Turbomolekularpumpen, bei denen niedere lasten, extrem lange Lebensdauer und ausgesprochene Geräuscharmut beim Betrieb erfordert werden. Ein , weiterer Torteil besteht darin, daß hierdurch die Spindeldrehung vollständig im Vorvakuum von ΙΟ*"⁵ Torr erfolgen kann, ohne daß dabei das Hochvakuum verunreinigt wird.

Aus der figar geht außerdem hervor, daß die konzentrischen Rippen der Polschuhe und des Magneten verschieden hoch sein können. Die Rippen 4 an der Oberseite des Magneten können beispielsweise einen von der Mitte gegen den Umfang zu abnehmenden Höhenverlauf und dagegen die Rippen 4' an der ^unterseite des Magneten einen von der Mitte gegen den Umfang zu zunehmenden Höhenverlauf aufweisen. Hierbei passen sich dann die Rippen 5, 5* der Polschuhe 3, 3' jeweils dem Höhenverlauf der Rippen 4, 4' des Magneten 1 derart an, daß die Weite der Luftstrecke oder der Luftstrecken konstant bleibt. Bei einer derartigen Ausführung können die sich gegenüberliegenden Teile der beiden Reihen von Rippen sowie die Begrenzungsflächen der Luftstrecken noch plan sein, oder sie können auch eine kugelförmig, parabelförmig oder anderswie verlaufende Krümmung je nach' den gewünschten Festigkeitsmerkmalen aufweisen.

Das erfindungsgemäße Magnetlager wirkt wie folgt:

Der feststehende Magnet 1 erzeugt einen Magnetfluß, der vom Stator über die Rippen 4, 4' austritt, über die Rippen 5, 5^r in den Rotor eintritt und sich über die Welle BoMießt. Das Vorliegen dieses Magnetfeldes behindert die Drehung um die Achse a - a» nicht, da die Drehung selbst keine Reluktanzveränderungen verursacht* erfolgt hingegen eine RadialverscMebung zwischen beiden Lager-

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teilen, ao kommt eine Reluktanzveränderung zustande und diese erzeugt eine Rückstellkraft, die das Lager in die genau zentrierte Stellung zurückführt.

Es versteht sich, daß die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele in nicht einschränkendem Sinne zu verstehen sind; vielmehr sind weitere Abwandlungen und Änderungen innerhalb des beanspruchten Schutzbereiches zulässig. So kann beispielsweise auch der Rotor des Lagers magnetisiert sein; außerdem können zwei solche erfindungsgemäßen Magnetlager an beiden Enden eines Rotors mit waagerechter oder senkrechter Achse zur Anwendung gelangen.

Claims (10)

1. Patentansprüche

   Radiales Magnetlager, gekennzeichnet durch einen feststehenden ringförmigen Magneten, .der an seiner Oberseite und seiner Unterseite jeweils eine Reihe von konzentrischen Vorsprüngen aufweist, und durch eine zum Magneten koaxial angeordnete Drehwelle mit ; zwei ringförmigen, radial gerichteten Polschuhen, · die einen Lagersitz für den ringförmigen Magneten begrenzen und an. den dem Magneten zugekehrten Seiten jeweils eine Reihe von ebenfalls konzentrischen, ge- j

   nau gegen die Vorsprühge des Magneten gerichteten Vorsprüngen aufweisen*
2. 2. Magnetlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegeneinander gerichteten Voreprünge des Magneten und der Polschuhe durch mehrere Luftstrecken voneinander getrennt sind.
3. 3. Magnetlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Luf ta tr oaken begi'enzenden 'Ji¹I.Höh »η plan öind.,

   ί Π -) :i Γ,.Ί)2Μ
4. 4. Magnetlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Luftatrecken begrenzenden Flächen eine kugelförmig, parabelförmig oder anderswie ausgebildete Krümmung aufweisen.
5. 5. Magnetlager nach Anspruch 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle und die Polschuhe magnetisiert sind.
6. 6. Magnetlager nach Anspruch 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwelle im Innern dea ringförmigen Magneten angeordnet ist.
7. 7. Magnetlager nach Anspruch 1 bis 5 » dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Magnet im Innern der Drehwelle angeordnet ist.
8. 8. Magnetlager nach Anspruch 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet ein Dauermagnet ist.
9. 9. Magnetlager nach Anspruch 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet ein Elektromagnet ist.
10. 10. Magnetlager nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß es in Verbindung mit einem oder mehreren herkömmlichen Lagern oder einfachen „Zapfen, die den Axialdruck aufnehmen, Verwendung_vfindet.

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