DK149219B - Selvcentrerende permanentmagnetisk leje - Google Patents

Description

i 149219

Opfindelsen vedrører et selvcentrerende permanentmagnetisk leje, hvor en aksialt magnetiseret aksel er anbragt i hovedsagen centralt i forhold til et lejeområde i en skiveformet magnet, som har modstående poler ved sine modstående overflader.

Et sådant leje er kendt fra f.eks. beskrivelsen til schweizisk patent nr. 351 472, hvor en permanent magnet er anbragt centralt inde i åbningen i en omsluttende permanent magnet. Denne teknik har den ulempe, at der opstår betydelige dreje- eller vippekræfter, som søger at vippe magneten i midten ud af dens stilling i lejet. Disse uønskede dreje- eller vippekræfter dominerer over de tilstræbte, radiale centreringskræfter omtrent i forholdet 7:1, og det vil derfor være nødvendigt at benytte yderligere, mekaniske føreorganer for at stabilisere lejet i radial retning, hvorved virkningen ved den magnetiske lejring delvis går tabt på grund af friktion.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et permanentmagnetisk leje, som ikke kræver yderligere mekaniske føre-organer til opnåelse af en stabil centrering.

Dette formål opnås ved, at lejet er udformet som angivet i krav l's kendetegnende del, idet det er erkendt, at de radiale frastødningskræfter udviser en maksimumsværdi, når den aksialt magnetiske aksel er beliggende uden for hullet i den skiveformede magnet. Som følge af, at'i det mindste den skiveformede magnet er ikke-metallisk, undgås tab som følge af hvirvelstrømme, og en ekstrem stor koercitivkraft (kræfter som modvirker reversering af magnetiseringsretningen) medfører, at nævnte maksimale frastødningskraft kan udnyttes optimalt.

I underkravene er der angivet foretrukne enkeltheder ved det magnetiske leje ifølge opfindelsen.

2 149219

Opfindelsen vil blive forklaret nærmere ved den følgende beskrivelse af nogle udførelsesformer, idet der henvises til tegningen, hvor fig. 1 viser, perspektivisk, dele af en pladeformet perma-magnet og en stangmagnet, arrangeret til at belyse princippet for opfindelsen, fig. 2 perspektivisk, en udførelsesform for et selvcentrerende magnetleje, fig. 3 et snit gennem en del af det i fig. 2 viste, fig. 4 perspektivisk, en modifikation af den i fig. 2 viste udførelsesform, fig. 5 på lignende måde en anden modifikation, fig. 6 et snit gennem det i fig. 5 viste, fig. 7 et lignende snit gennem en anden udførelsesform, fig. 8 på tilsvarende måde endnu en udføre Isesform, fig. 9 perspektivisk, delvis i snit, en mulig form for drivkraft til anvendelse i forbindelse med opfindelsen, fig. 10 perspektivisk, delvis i snit, i større målestok en anden mulig form for drivkraft, fig. 11 perspektivisk, en anden udførelsesform for et leje ifølge opfindelsen, fig. 12 et snit gennem det i fig. 11 viste, fig. 13-15 visse enkeltheder i større målestok, delvis i snit, 149219 3 fig. 16 perspektivisk, endnu en udførelsesform, fig. 17 et snit gennem det i fig. 16 viste, fgi. 18 set fra oven, en mulig form for drivkraft til den i fig. 16 viste udførelsesform, fig. 19 viser perspektivisk endnu en form for drivkraft.

I fig. 1 er vist en pladeformet permamagnet 10, bestående af et umetallisk materiale, f.eks. bariumferrit. Magneten 10 er magnetiseret vinkelret på de store sideflader, således at oversiden 12 indeholder den magnetiske nordpol og undersiden 14 den magnetiske sydpol. Lodret over oversiden er anbragt en permanent stangmagnet 16 af et magnetisk materiale, f.eks. "alnico 3". Stangmagneten 16 er orienteret således, at dens nordmagnetiske ende 18 er anbragt direkte over oversiden 12 af plademagneten 10. Sydpolen på stangmagneten 16 er ikke vist. I den i figuren viste første position betegnet "case 1" vil stangmagnetens nordpol 18 på kendt måde, når stangmagneten 16 nærmer sig oversiden 12, blive påvirket af en frastødningskraft. Frastødningskraften tiltager med aftagende afstand mellem fladen 12 og nordpolen 18, så længe stangmagneten 16 holdes i nogen afstand fra kanterne af fladen 10. Såfremt nordpolen 18 nærmer sig magneten 10 nær ved en kant af fladen 12, som vist ved "case 2" i fig. 1, vil de nævnte frastødningskræfter kun vokse til en vis værdi og derefter atter aftage. Frastødningskræfterne vil kunne aftage til 0 og derefter skifte om til tiltrækningskræfter. Dette sidste forløb vil navnlig forekomme, såfremt stangmagneten 16 føres nedefter noget uden for fladen 12, således at nordpolen 18 passerer en kant af fladen 12, som vist ved "case 3" ved en position 3a. Når nordpolen 18 fortsætter forbi kanten af fladen 12 imod undersiden 14, som vist ved en position 3b, vil tiltrækningskræfterne i bevægelsesretningen fra 149219 4 sydpolen på plademagneten 10 over for stangmagneten 16, være særlig kraftige. Samtidig bliver imidlertid den del af nordpolen 18, der er nærmest ved kanten af nordpolsfladen 12 lokalt frastødt fra kanten i en retning vinkelret på bevægelsesretningen for stangmagneten 16. Positionen 3b viser det princip, der ved den foreliggende opfindelse udnyttes til tekniske formål.

I den bredeste form kan princippet ifølge den foreliggende opfindelse formuleres således. Frastødningskræfterne mellem to ens benævnte poler på de to permamagneter tiltager som regel med aftagende afstand. Ved et givet magnetisk materiale med dets særlige magnetiske egenskaber vil virkningen af kræfter mellem frastødende poler og mellem tiltrækkende poler afhænge af den geometriske form af de magnetiske legemer og deres indbyrdes position. Medens en elastisk fjeder ikke kan bringes til at afvige fra den almindelige regel om omvendt proportionalitet mellem kraft og vandring, kan virkningen af indbyrdes frastødende permamagneter tilpasses ethvert behov, også mere komplicerede, endog med en variabel kraftkoefficient med omskiftning af kraftretningen. Virkningen kan tilpasses ved ren rotation og ved translatorisk bevægelse. Virkningen kan afvejes efter enhver tænkelig hensigt, såsom dæmpning af stød ved direkte kontakt mellem faste dele, optagelse af vægtbelastning, erstatning af faste dele og mekaniske lejer i mekaniske apparater, bevægelsesudjævning i mekaniske apparater og væsentlig nedsættelse af friktion.

Udviklingen af keramiske, umetalliske permamagneter, f.eks. af bariumferrit, og endvidere magneter af nogle af de nyere permamagnetiske materialer, såsom samarium-cobalt, har indledt en ny teknik, der har muliggjort udformning og konstruktion af den foreliggende opfindelse og varianter deraf* Et umetallisk materiale som bariumferrit er en elektrisk isolator og vil derfor ikke føre hvirvelstrømme, 5 1A9219 hvorved man undgår de indre energitab, der findes ved metalliske magneter. Konstruktionerne ifølge den foreliggende opfindelse kan ikke let virkeliggøres ved udelukkende anvendelse af stålmagneter eller magneter af "alnico-gruppen" eller kombinationer heraf. De nye permamagnetiske materialer, såsom bariumferrit osv., adskiller sig fra stål og "alnico" derved, at de udviser koercitivkræfter større end deres egne magnetfelter. Magneter af bariumferrit og lignende kan derfor ikke afmagnetisere eller i kendelig grad reducere magnetiseringen af tilsvarende magneter og de kan derfor virke ved frastødning med ubegrænset gentagelse uden tab. Det foregående kan også udtrykkes på anden måde, idet koercitivkraften (eller målet for magnetisk hårdhed) er en afgørende størrelse, defineret som styrken af et modvirkende magnetfelt, der reducerer en magnets resulterende magnetisering til 0. Såfremt koercitivkraften for en magnet er højere end det felt, som magneten kan opretholde mellem sine egne poler, kan magneten ikke afmagnetisere sig selv i kendelig grad. Da denne fordelagtige egenskab ikke findes ved magneter af stål eller "alnico" har tendensen til selvafmagnetisering været en afgørende dimensioneringsfaktor. Ved magneter af stål eller "alnico" har således en vis længde været påkrævet for at holde det selvafmagnetiserende felt tilstrækkelig lille, og dette har nødvendiggjort tildannelsen af magneter med C-form og hesteskoform for at have magnetens materiale uden for feltet. Dette gør anvendelsen af magneter af stål eller "alnico" i roterende dele, såsom motorer eller generatorer mindre fordelagtigt, og udelukker praktisk taget udnyttelsen af frastødningskræfterne. Derimod vil magneter af bariumferrit (og i endnu mindre grad de nye magneter med forbindelser af cobalt og de sjældne jordarters metaller) ikke frembringe en feltstyrke, der er tilstrækkelig til at give en kendelig reduktion af deres egen magnetisering. De kan derfor anvendes f.eks. i form af plane skiver, beklædninger eller kugler, i roterende 149219 6 apparater og i form af indbyrdes frastødende par. Mulig gensidig reduktion af magnetiseringen vil kun være midlertidig, fordi magnetiseringen af sig selv vil springe tilbage. De relativt lave feltstyrker fra f.eks. barium-ferrit kan tilvejebringe enhver ønskelig elektrisk eller mekanisk kraft eller energi ved anvendelse af tilstrækkelig store polflader eller polområder.

I fig. 2 er vist et selvcentrerende magnetleje ifølge opfindelsen, bestående af en stationær pladeformet magnet 20 med en gennemgående åbning 22. Selv om statormagneten 20 her er vist i form af en ring eller skive, vil magneten 20 i fig. 2 og de tilsvarende i det følgende beskrevne magneter kunne have enhver ønsket form eller tykkelse. Ved visse udførelsesformer kan overfladerne af statormagneten være så tynde som et lag af maling, i andre udførelsesformer kan fladerne faktisk være beklædninger af magnetisk maling, og i visse andre udførelsesformer kan fladerne være uregelmæssige. Det vil være klart, at åbningen 22 ikke behøver at være cirkulær som vist i fig. 2, og den behøver heller ikke at være anbragt midt i magneten 20. Statormagneten .20 er en permamagnet af bariumferrit og er magnetiseret vinkelret på de i hovedsagen plane sideflader, således at pladens overside indeholder nordpolen og dens underside 24 sydpolen, som vist i fig. 3. Koaksialt ophængt i. åbningen 22 findes en drejelig permanent stangmagnet 26 af bariumferrit eller f.eks. "alnico 5". Stangmagneten 26 er i fig. 2 vist cylindrisk, men den vil også kunne have anden form. Stangmagneten 26 behøver heller ikke nødvendigvis at være anbragt inden for åbningen 22, men vil kunne være ophængt et stykke under undersiden 24 af statormagneten 20. Dette gælder også, når magneternes funktion omskiftes. De senere omtalte fig. 7 og 8 viser eksmepler på adskilte magneter. Stangmagneten 26 er afmagnetiseret således, at dens sydpol 27 er centreret i forhold til åbningen 22 som vist i fig. 3. Den anden ende, nordpolen 28, af stangmagneten 26 er ikke vist i fig. 3.

149219 7 I fig. 4 er vist en lidt ændret udførelsesform, med en stationær pladeformet magnet 29, der er udformet med en gennemgående åbning 30, der er noget mindre end åbningen 22 i statormagneten 20 i fig. 2, og kun lidt større end den drejelige stangmagnet 26. De magnetiske kræfter i den snævre åbning 30 vil virke kraftigere på stangmagneten 26 og kan derfor give kraftigere understøtning og centreringskraft ved samme dimensioner af stangmagneten 26. Statormagneten 29 er fremstillet af bariumferrit og er magnetiseret på samme måde som statormagneten 20, således at dens overside indeholder nordpolen og dens underside 32 indeholder sydpolen.

I fig. 5 og 6 er vist en anden udførelsesform, hvor de gennemgående åbninger 22 eller 30 er udeladt. Fig. 3 viser en stationær pladeformet magnet 34 med en paraboloideformet fordybning 36. Statormagneten 34 er i øvrigt udformet og magnetiseret på samme måde som de foran beskrevne plade-magneter 20 og 29. Som vist i fig. 6 indeholder pladens underside 38 magnetens sydpol. Koaksialt ophængt inden for fordybningen 36 findes en drejelig stangmagnet 40 af "alnico 5" eller af bariumferrit, med en paraboloideformet øverste ende 42, hvis form svarer til fordybningen 36. Stangmagneten 40 er magnetiseret således, at dens øverste ende 42 indeholder sydpolen, som vist i fig. 5 og 6. Nordpolen af stangmagneten 40 er ikke vist i fig. 5 og 6. Denne udførelsesform vil virke på samme måde som de i fig. 2 og 4 viste.

Fig. 7 og 8 viser varianter af den i fig. 3 viste udførelsesform. Fig. 7 viser en statormagnet 44 med en parabol-formet fordybning 46 ved undersiden 48. En drejelig stangmagnet 50 er ophængt koaksialt i forhold til fordybningen 46 og er udformet med en konisk topende 52.

I fig. 8 er vist en statormagnet 54 med en cylindrisk for- 8 149219 dybning 56. En drejelig stangmagnet 60 er ophængt koaksialt i forhold til fordybningen 56 og er udformet med en plan topende 62, svarende til fordybningen 56. Fig. 7 og 8 tjener til at vise, at ved de forskellige udførelsesformer for den foreliggende opfindelse behøver formen af de dannede fordybninger eller åbninger ikke nødvendigvis at svare til formen af de tilhørende magneter. Fig. 7 og 8 viser endvidere, at den tilhørende magnet kan ophænges et stykke under fordybningen eller åbningen i den pladeformede magnet. De forskellige former vil imidlertid i hovedsagen virke på samme måde, og kun virkemåden af den i fig. 2 viste udførelsesform vil blive beskrevet nærmere senere.

Det må også for-stås, at ved visse anvendelser af den foreliggende opfindelse vil der ikke være behov for stadig bevægelse, som f.eks. ved kardansk ophængning af gyroskoper.

Som eksempel er i fig. 9 og 10 vist to mulige former for drivkraft eller drivorganer for roterer ifølge opfindelsen.

I fig. 9 er vist et nav 64 med et antal blade 66 fastgjort til en rotormagnet, såsom stangmagneten 26. En strøm af luft 68 eller en anden gas eller et andet fluidum rettes fra en ikke vist kilde gennem en dyse 70 imod bladene 66 til drejning af stangmagneten 26.

I fig. 10 er vist en viklet rotor 74 til en typisk induktionsmotor fast indbygget i en rotormagnet, såsom stangmagneten 26 og omgivet af en stator 72. Efter tilslutning til en passende strømkilde vil stangmagneten 26 rotere med motorens rotor 74. Andre former og andre kraftkilder vil være nærliggende for en fagmand.

Derefter skal beskrives virkemåden af den i fig. 2 viste udførelsesform. Når den drejelige stangmagnet 26 bliver drejet i forhold til åbningen 22 i statormagneten 20 enten af en kraftmaskine eller en anden drivkraft, som f.eks. vist i fig. 9 eller 10, vil det sydmagnetiske felt fra ro- 149219 9 tormagneten 26 frastøde det sydmagnetiske felt fra stator-magneten 20 og de resulterende frastødningskræfter vil søge at centrere rotormagneten 26 i forhold til det aksia-le centrum i åbningen 22, fra et punkt noget under åbningen 22 op til og inden for åbningen 22, afhængigt af anvendelsesområdet og konstruktionsparametrene. Det må forstås, at frastødningskræfterne danner et magnetisk leje og virker på samme måde som mekaniske lejer, og at frastødningskræfterne virker som erstatning for mekaniske lejer. Ved visse apparater kan mekaniske lejer suppleres eller komplettere det magnetiske leje.

Samtidig vil de tiltrækningskræfter, der findes mellem rotormagnetens sydpol og statormagnetens nordpol søge at trække rotormagneten 26 helt op gennem åbningen 22. Andre tiltrækningskræfter findes mellem sydpolen af statormagne-ten 20 og nordpolen af rotormagneten 26. De kræfter, der søger at trække rotormagneten 26 opefter, bliver imidlertid modvirket af den nedad rettede kraft, hvormed tyngdekraften virker på rotormagneten 2,6 og rotormagneten vil rotere frit om sin længdeakse praktisk taget uden friktion. Såfremt konstruktionen kræver det, kan der føjes fornøden vægt til rotormagneten 26 eller der kan indsættes ikke viste bærelejer langs rotormagneten 26. Det må forstås, at de i fig. 4, 5, 7 og 8 viste udførelsesformer vil virke på tilsvarende måde.

Eftersom permamagneter virker uafhængigt af det omgivende medium, kan friktionsfrie organer baseret på opfindelsen udnyttes fuldtud i vakuum. I visse tilfælde kan organer baseret på opfindelsen anvendes delvis eller midlertidigt i vakuum. Det vil være klart, at magnetpolerne vil kunne omskiftes, ligesom også funktionerne som stator og rotor kan ombyttes.

I fig. 11 er vist en udførelsesform med en statormagnet 76, 149219 ίο svarende til den foran beskrevne statormagnet 20, og forsynet med et fast monteret mekanisk stoporgan 80 over en åbning 78 gennem magneten 76. Stoporganet 80 kan være fastgjort på oversiden af magneten 76 som vist i fig. 12, eller det kan være fastgjort til et andet ikke vist element, der vil kunne være indstilleligt. Stoporganet 80 vil kunne have en plan lejeflade som vist i fig. 11 og 12 eller det vil kunne have andre former såsom konisk eller paraboloideformet, f.eks. som vist i fig. 6, 7 og 8. Stop-organet 80 kan dække åbningen 78 helt eller delvis og det kan f.eks. bestå af glas eller af andet materiale. Stator-magneten 76 er en pladeformet permamagnet af bariumferrit, og er magnetiseret vinkelret på de store sideflader, således at magnetens overside indeholder nordpolen og dens underside 81 sydpolen som vist i fig. 12. Koaksialt ophængt inden for midten af åbningen 78 findes en drejelig stang-magnet 82, f.eks. af "alnico 5" eller bariumferrit, udformet med en konisk topende 84. Stangmagneten 82 er magnetiseret således, at den øverste ende 84 indeholder sydpolen som vist i fig. 12. Den anden ende, nordpolen, af rotormagneten 82 er ikke vist i fig. 12. Enden af den koniske del 84 kan være forsynet med en beklædning 86 med lav friktion, som vist i fig. 13. Denne antifriktionsbeklædning kan f.eks. bestå af glas og kan være monteret ved tryk, ved klæbning eller på anden måde på toppen af den koniske del 84. Topenden 84 vil kunne udføres på anden måde, f.eks. som vist i fig. 6 eller fig. 8. Desuden vil der kunne anvendes andre antifriktionsorganer, f.eks. som vist i fig.

14, hvor rotormagneten 82 er udformet med en flad ende 91 med en fordybning 92 til optagelse af en glasperle 93. Det må forstås, at i praksis vil en sådan fordybning 92 ikke . altid være nødvendig, og at glasperlen kan forblive på plads på en helt plan flade under drift.

I fig. 15 er rotormagneten 82 vist med en konisk ende 94 afsluttet med en fordybning 95 til optagelse og montering 11 149219 af en glasperle 96. Det vil være klart, at de her beskrevne lejeformer også vil kunne anvendes i forbindelse med de i forbindelse med fig. 5-8 beskrevne udførelsesformer. Efter behov kan der indsættes bærelejer eller andre ikke viste lejer langs rotormagneten 82. Såfremt der kræves ekstra vægtbelastning til balancering af kræfterne mellem magneterne og stangmagnetens egenvægt kan der monteres en balancevægt 88 på stangmagneten 82, som vist i fig. 11.

Når stangmagneten 82 drejes i åbningen 78 ved en kraftmaskine eller en anden drivkraft eller drivorgan, som f.eks. vist i fig. 9 og 10, vil sydpolen på rotormagneten 82 frastøde det sydmagnetiske felt fra statormagneten 76 og de samlede frastødningskræfter vil søge at centrere stangmagneten 82 i den nederste del af åbningen 78. Samtidig vil de tiltrækningskræfter, der findes mellem sydpolen på stangmagneten 82 og det nordmagnetiske felt fra statormagneten 76, søge at trække rotormagneten 82 op gennem . åbningen 78. Yderligere tiltrækningskræfter eksisterer mellem sydpolen på statormagneten 76 og nordpolen på rotor-magneten 82. Den opad virkende kraft mellem statormagnetens nordpol og rotormagnetens sydpol afbalanceres ved tyngdekraftens virkning på rotormagneten 82. Desuden kan den koniske ende 84 på rotormagneten 82 hvile mod det mekaniske stoporgan 80 og dermed begrænse virkningen af de opad virkende kræfter, medens rotormagneten 82 roterer frit omkring sin længdeakse. Anvendelse af lejeflader med lav friktion, såsom lejefladen eller beklædningen 86 ved enden af den koniske del 84, nedsætter friktionen mellem den koniske del 84 og stoporganet 80, når og hvis de to dele kommer i kontakt. Dette gælder navnlig, såfremt både lejefladen 86 og stoporganet 80 består af glas. Frembringelsen af den friktion er kun begrænset til en definerende funktion af rotationen, ikke til selve funktionen. Den kan derfor elimineres ved afbalancering af kræfterne mellem magneterne og vægten eller andre kræfter med samme eller lignende 1Λ 9 219 12 virkninger. I mange tilfælde vil imidlertid den styrende virkning af det mekaniske stop 80 være fordelagtig til modvirkning af de opad virkende kræfter mellem magneterne.

De i fig. 2-15 viste udførelsesformer kan understøtte eller bære en roterende del, med ringe begrænsning over for sidebevægelser, såsom nikkende bevægelser, svingninger og præcessionsbevægelser. De kan også anvendes i forbindelse med andre organer, der tillader sådan rotation, f.eks. mekaniske lejer, luftlejer, kardansk ophængning og magnetiske lejer. Den nederste ende af stangmagneten 82 vil kunne være udsat for frastødningskræfter fra en skiveformet magnet.

Fig. 16 viser endnu en udførelsesform, hvor de magnetiske felter i de forskellige dele er orienteret som vist i fig.

17. Her findes en første stationær pladeformet magnet 100 med en åbning 102. Den første statormagnet 100 er en perma-magnet f.eks. af bariumferrit og er magnetiseret vinkelret på de store sideflader, således at pladens overside 104 indeholder nordpolen og undersiden sydpolen, som vist i fig. 17. I åbningen 102 findes en koaksialt monteret anden stationær permamagnet 106, f.eks. af "alnico 5", udformet med en konisk topende 108. Topenden 108 kan være forsynet med en glasbeklædning, f.eks. som vist i fig. 13 eller 15, og bør være udformet således, såfremt der er behov for et sådant antifriktionsleje. Enden 108 vil også kunne have paraboloideform eller vil kunne være udført som beskrevet i forbindelse med fig. 5-8 og fig. 13-15. Den anden statormagnet 106 er en stangmagnet og er magnetiseret således, at den koniske ende 108 indeholder nordpolen, medens den nederste ende 109 indeholder sydpolen. Den nederste ende 109 er fast monteret midt i åbningen 102 som vist i fig. 7.

En anden pladeformet magnet 110 med en åbning 112 er monteret drejeligt over den første statormagnet 100, parallel med og koaksial med denne. Rotormagneten 110 er anbragt 149219 13 og centreret over den første statormagnet 100 ved en afstand, der i hovedsagen er bestemt ved frastødningskræfterne mellem deres ens benævnte poler, her nordpoler. Frastødningskræfterne mellem rotormagneten 110 og den første statormagnet 100 vil også i hovedsagen bestemme den aksiale længde af den anden statormagnet 106.

I forbindelse med det foran beskrevne vil det ses, at ved passende valg af magnetiske materialer og feltstyrke vil rotormagneten 110 rotere over den første statormagnet 100 ved en afstand der i hovedsagen svarer til ydergrænserne for de frastødningskræfter mellem de to magneter, der er i stand til at bære rotormagneten 110, i visse tilfælde med en vis grad af kontakt med den koniske ende 108 af den anden statormagnet 106. Over åbningen 112 i rotormagneten 110 findes et mekanisk stoporgan 116. Dette kan enten være fastgjort på oversiden 114 af rotormagneten 110, som vist i fig. 17, eller det vil kunne være fastgjort til et andet ikke vist bærende element, eventuelt med indstillingsmulighed. Det mekaniske stoporgan 116 kan have en plan lejeflade som vist i fig. 16 og 17, eller det kan i lighed med det foran beskrevne have en fordybning med paraboloideform eller konisk form. Andre former er vist i fig. 6, 7 og 8. Stoporganet 116 kan dække åbningen 112 helt eller delvis og kan f.eks. bestå af glas.

Der vil kunne være tilfælde, der er afhængige af den ønskede konstruktionsstabilitet, hvor frastødningskræfterne mellem den første statormagnet 100 og rotormagneten 110 ikke vil være nødvendige, således at den første statormagnet 100 kan udelades. Dette vil kunne forekomme, når graden af friktionsberøring mellem stoporganet 116 og enden 108 af den anden statormagnet 106 er uden betydning. I et sådant tilfælde ville rotormagneten rotere med stoporganet 116 i stadig kontakt med enden 108 af den anden statormagnet 106.

Den første statormagnet 100 vil kunne udelades, såfremt 14 149219 drivorganerne for rotormagneten 110 skal monteres således sammen med rotormagneten 110* at denne kan rotere i et i hovedsagen fast plan med stoporganet 116 enten lidt over enden 108 af den anden statormagnet 106 eller i kontakt med denne, og såfremt der ikke vil være kontakt med stoporganet 116, vil også dette kunne udelades. Den første statormagnet 100 vil kunne udelades, når der som følge af valgte konstruktionskriterier ville blive skabt en kraft-balance, hvorved tiltrækningskræfterne og frastødnings-kræfterne i åbningen 112 ville være balanceret og bevirke, at rotormagneten i realiteten svævede i stillingen omkring enden -108 af den anden statormagnet 106.

Det må forstås, at selv om magneterne 100 og .110 i fig. 16 er vist i form af ringe eller skiver, nemlig med cirkulær omkreds, vil disse magneter kunne have enhver ønsket form og tykkelse. Ved nogle udførelsesformer kan overfladerne af magneter som 100 og 110 have en tykkelse svarende til eller kan faktisk være lag af maling, og i andre udførelsesformer kan pladerne være uregelmæssige. Åbningerne 102 og 112 behøver heller ikke at være cirkulære eller at være centralt anbragt i magneterne, henholdsvis 100 og 110 som vist. I visse udførelsesformer kan den første statormagnet 100 være uden åbninger eller lignende, og den anden statormagnet 106 kan monteres fast på oversiden 104 af den første statormagnet 100.

I fig. 18 og 19 er vist to former for drivorganer for rotormagneten 110. I fig. 18 er vist en sædvanlig tofaset tonehjuls-synkronmotor 120 med statorspoler 122 hver med en fortandet polsko 124, der samvirker med en tilsvarende fortanding 126 på en magnetiseret rotor 128. Rotormagneten 110 er forbundet koaksialt med den magnetiserede rotor 128. Statorspolerne 122 er ved ledninger 129 forbundet til en ikke vist strømkilde til frembringelse af det fornødne felt. Statoren i en sådan synkronmotor er som regel viklet 149219 15 som en tofaset induktionsmotor. Magnetspolerne er arrangeret i en sådan rækkefølge, at den fortandede magnetiserede rotor vil gå en tand frem hver gang drejefeltet i statoren gennemløber en hel periode, hvorved der bevares det maksimale drejningsmoment mellem statorens drejefelt og den magnetiske rotor.

I fig. 19 er vist en ring eller et nav 130 forsynet med et antal blade 132. Ringen 130 er f.eks. med prespasning fastgjort langs den ydre omkreds af rotormagneten 110. En strøm af luft 134 eller varm gas eller et andet fluidum afgives mod bladene 132 gennem en dyse 136 fra en ikke vist kilde til drejning af rotormagneten 110.

Når rotormagneten 110 drives til rotation, vil den rotere omkring den koniske ende 108 på den anden statormagnet 106, samtidig med at frastødningskræfterne mellem rotormagneten 110 og den første statormagnet 100 vil holde de to magneter adskilt med en forud fastlagt afstand. Nordpolen på stator-magneten 106 frastøder nordpolen på rotormagneten 110 og de samlede frastødningskræfter vil søge at centrere åbningen 112 i rotormagneten 110 omkring nordpolen på den anden statormagnet 106. Det vil ses, at også her virker frastødningskræfterne til dannelse af et magnetleje og virker på samme måde som et mekanisk leje. I visse apparater kan mekaniske lejer supplere eller komplettere det magnetiske leje. Samtidig vil de tiltrækningskræfter, der eksisterer mellem nordpolen på den anden statormagnet 106 og sydpolen på rotormagneten 110 søge at trække rotormagneten 110 ned imod den koniske ende 108 på den anden statormagnet 106.

Disse kræfter modvirkes imidlertid af frastødningskræfterne mellem rotormagneten 110 og den første statormagnet 100.

Desuden kan det mekaniske stop 116 berøre den koniske ende 108 og herved om fornødent begrænse virkningen af de nedad rettede kræfter, og rotormagneten 110 vil rotere frit omkring sin akse. Ved anvendelsen af antifriktionsbelægning 149219 16 ved enden af den koniske del 108 fås en yderligere nedsættelse af friktionen mellem den koniske ende 108 og det mekaniske stoporgan 116, når og hvis de to dele kommer i kontakt, navnlig såfremt både beklædningen og det mekaniske stoporgan 116 er lavet af glas. Denne friktion kan elimineres ved afbalancering af kræfterne mellem alle magneterne og vægten af rotormagneten 110. I mange tilfælde vil imidlertid den styrende virkning af det mekaniske stoporgan 116 være fordelagtig til begrænsning af den nedad virkende kraft mellem sydpolen på rotormagneten 110 og nordpolen på den anden statormagnet 106.

Det vil være indlysende, at magneternes poler vil kunne skiftes om svarende til anvendelsesformålet ligesom funktionerne som stator og rotor kan ombyttes. Den anden statormagnet 106 vil også kunne fremstilles af bariumferrit, hvorved hvirvelstrømme i denne magnet nedsættes eller undgås.

Som eksempler på apparater, i hvilke opfindelsen kan anvendes i forbindelse med rotation af gyroer, kardansk ophængning, svinghjul, roterende antenneholdere til rumfartøjer og luftfartøjer, pladetallerkener for grammofoner, samt motorer, generatorer, målere, tællere, blandere, tandhjulsudvekslinger og instrumentering under alle mulige forhold.

Claims (6)

149219 Patentkrav/:

1. Selvcentrerende permanentmagnetisk leje, hvor en aksialt magnetiseret aksel er anbragt i hovedsagen centralt i forhold til et lejeområde i en skiveformet magnet, som har modstående poler ved sine modstående overflader, kendetegnet ved, at en første ende (27) på den magnetiserede aksel (26, 40, 50, 60, 82, 106) er anbragt i afstand fra og uden for en tilsvarende polariseret overflade (24, 32, 38, 48, 58, 81) på den skiveformede magnet (20, 29, 34, 44, 54, 76, 110), og at i det mindste den skiveformede magnet (20, 29, 34, 44, 54, 76, 110) består af et ikke-metallisk, magnetisk materiale med ekstrem stor koercitivkraft og ingen selvafmagnetisering.

2. Permanentmagnetisk leje ifølge krav 1, kendetegne t ved, at den skiveformede magnet (20, 29, 34, 44, 54, 76. er en stator, og at den magnetiserede aksel (26, 40, 50, 60, 82) er en rotor, som er centralt anbragt for rotation omkring en akse.

3. Permanentmagnetisk leje ifølge krav 1 eller 2, k e n-detegnet ved, at den skiveformede magnets overflader er i det væsentlige plane flader.

4. Permanentmagnetisk leje ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at lejeområdet i den skiveformede magnet har form som en indtrykning (36, 46, 56).

5. Permanentmagnetisk leje ifølge krav 4, kendetegnet ved, at indtrykningen (36) er et i hovedsagen parabolsk formet hulrum.

6. Permanentmagnetisk leje ifølge krav 4, k e n d e t e'g-n e t ved, at indtrykningen (46) er et i hovedsagen konisk formet hulrum.