NL7909129A - Ringmagneet. - Google Patents

Description

«5«, '

Korte aanduiding: "Ringmagneet" (aanvulling--^i^-Nedcgi^ïidge-^octrFeeèaan-vg-aga ih=-»—70¾ Θ5··«-6Α&) .

Ultra Centrifuge Nederland N.V.

De uitvinding heeft betrekking op een ringmagneetsysteem samengesteld uit een aantal cilindrische permanente magneten, die elkaar zodanig co-axiaal omgeven, dat gelijknamige polen naar dezelfde richting gekeerd zijn, waarbij tenminste één van deze permanente 5 magneten in zijn ringvlak draaibaar ten opzichte van de andere magneet resp. magneten is aangebracht, zodanig dat de draaibare permanente magneet resp. magneten via een spleet met geringe speelruimte cilindrisch in, resp. tussen, de andere magneten passen. Een dergelijk r ingmagneetsysteem is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage nr.

10 70.05.648.

Teneinde het verdraaien van de genoemde magneetringen ten opzichte van elkaar gemakkelijk te doen plaatsvinden, kunnen smeermiddelen of tenminste een leger zijn aangebracht. Voor de middelen die deze draaiing veroorloven met geen of nagenoeg geen wrijving, kan overigens 15 gebruik gemaakt worden van tal op zichzelf bekende constructies.

Zoals is uiteengezet in de inleiding van de Nederlandse octrooiaanvrage nr. 78.00.860, kan het bij lange rotoren voorkomen, dat deze de neiging hebben, om tijdens de rotatie op hoog toerental een verkorting te ondergaan, als gevolg van de (axiale) contractie die ontstaat door 20 de tangenti'êle spanning in de rotordelen.

Het magneetsysteem volgens de octrooiaanvrage is met name voor zulke lange rotoren bestemd. Om een dergelijk magneet systeem te verbeteren, wordt volgens de onderhavige octrooiaanvrage voorgesteld de ten opzichte van elkaar draaibare magneten van ongelijke cilinderlengten te 25 maken. Bij de lengte-verandering van de rotor die tijdens het bedrijf kan optreden, zal dientengevolge een relatieve verplaatsing optreden t ussen de stationaire en de roterende magneet resp. magneten. Hierdoor wordt niet alleen de radiale stijfheid maar ook de axiale kracht die de magneten op elkaar uitoefenen bij het op toeren komen van de rotor, 30 in gunstige zin gewijzigd.

Volgens een mogelijke uitvoering wordt het ringmagneetsysteem zo 7909129

* VA

- 2 - uitgevoerd, dat de cilinder met de grootste lengte is opgebouwd uit een aantal axiaal tegen elkaar aangebrachte magneetringen, waarvan telkens op het aanrakingsvlak ongelijknamige magneetpolen tegen elkaar rusten. Terwille van een gemakkelijke montage en tevens om de 5 axiale relatieve verplaatsing van de magneten mogelijk te maken, verdient het aanbeveling om de magneetringen van onderling gelijke diameter te maken op het aan de spleet grenzende cilindrische buitenvlak.

De magneetringdiameters van de niet aan de spleet grenzende 10 andere buitenvlakken kunnen onderling ongelijk zijn, vooral om de karakteristieken van het magneetsysteem, als functie van de axiale verplaatsing te beïnvloeden.

In vele gevallen zal het de voorkeur verdienen, om de korte cilindermagneet resp. cilindermagneten te verbinden met de rotor.

15 Met "stijfheid" werd in het voorgaande bedoeld de verandering p er eenheid van radiale verplaatsing van de radiale kracht die door de roterende en stationaire magneten op elkaar kunnen worden uitge-oefend. Hierbij is het doelmatig, indien de stationaire cilindermagneet resp. magneten volgens een op zichzelf bekende manier radiaal 20 b eweegbaar tegen elastische terugstelkrachten in, dempend verbonden z ijn met een stationair rotorhuïs.

Volgens een variant wordt de lange stationaire magneet gelijmd resp. geplakt tegen een elastisch opgehangen magneetringhouder.

Bij voorkeur wordt althans de korte cilindermagneet vervaardigd 25 van een kobalt-samarium legering.

Waar in deze beschrijving, of in de hierna volgende conclusies gesproken wordt over cilindrische magneten, zijn ook magneten bedoeld waarvan tenminste een eindvlak niet bestaat uit een plat vlak loodrecht geplaatst op de rotatie-as van de draaibare magneten. Een 30 d ergelijk eindvlak kan gebogen of getand zijn dan wel holten bevatten of op andere wijze afwijken van de vlakke vorm. Ook deze maatregelen kunnen de magneetkarakteristieken beïnvloeden.

E en verdere manier om de magneetkarakteristieken een gewenste vorm te geven komt tot stand door ervoor te zorgen dat, met name bij de lange 35 cilindermagneet de polen met de sterkste magneetsterkten gelegen zijn 7909129 RCN 79a Ned. 11-12-1979.

- 3 - langs randen van de cilinder, die op verschillende eindvlakken van de cilinder liggen.

Volgens één mogelijkheid zijn hierbij deze randen gelegen op verschillende cilindrische wandvlakken waardoor de cilinder in dwars-5 doorsnede in scheve richting gemagnetiseerd is.

Volgens een andere mogelijkheid zijn deze randen gelegen op hetzelfde cilindrische wandvlak.

De magnetiseringsrichting, dat wil zeggen de richting waarin de sterkste magneetflux binnen een dwarsdoorsnede over de cilinder 10 loopt, is in dit geval gekromd.

Volgens een variant hiervan zorgt men ervoor dat met name bij de 1 ange cilindermagneet de polen met de sterkste magneetsterkten gelegen zijn op cirkels op éénzelfde cilindrische wandvlak, doch op enige afstand van de cilinderranden.

15 Voor de juiste beheersing van het strooiveld van de magneten kan de maatregel genomen worden dat minstens de roterende magneet resp. magneten aan de cilindrische zijde afgekeerd van de zijde grenzende aan de spleet magnetisch is resp. zijn afgeschermd door een niet-magnetisch materiaal, zoals bijvoorbeeld aluminium. Dit verschaft 20 eveneens een methode om de karakteristieken van het magneetsysteem in de gewenste richting te beïnvloeden.

Teneinde een bepaald effect op de rotor te verkrijgen zorge men ervoor dat de roterende en stationaire magneten ten opzichte van elkaar zodanig zijn opgesteld dat de bij stilstaande rotor ontwikkelde 25 axiale magneetkracht geleidelijk omslaat in een axiale kracht in tegengestelde richting bij het bedrijfstoerental.

Men kan dit bijvoorbeeld zo arrangeren, met name bij een rotor die aan het andere uiteinde gesteund is door een steunlager dat o.a. een axiale legerkracht kan opbrengen en wel zodanig dat de roterende 30 en stationaire magneten ten opzichte van elkaar zodanig zijn opgesteld dat bij stilstaande rotor een axiale trekkracht daarin heerst en bij het bedrijfstoerental een axiale drukkracht.

Dit kan o.a. bewerken dat juist bij het hoge bedrijfstoerental de rotor vast wordt gedrukt in het steunlager.

35 Aan de hand van de volgende figuren zullen nu enkele uitvoerings- 79 0 9 129 RCN 79a Ned. 11-12-1979.

- 4 - vormen van de uitvinding nader worden toegelicht. In deze figuren s telt voor: f ig. 1 - een bovenaanzicht op een magneetringsysteem, fig. 2 - een verticale dwarsdoorsnede over het magneetringsysteem 5 van fig. 1, fig. 3 - een verticale dwarsdoorsnede over een variant van fig. 2, voorzien van een kogelleger, fig. 4 - een bovenaanzicht op een magneetringsysteem met een duidelijke aangegeven speelruimte tussen de cilindrische delen, 10 fig. 5 - een verticale dwarsdoorsnede over het magneetringsysteem van fig. 4, fig. 6 - een verticale dwarsdoorsnede over een magneetringsysteem waarbij de binnenste cilindrische magneet is opgebouwd uit twee afzonderlijke ringmagneten, 15 fig· 7 - een grafiek die aangeeft het verband tussen de axiale verplaatsing x van een roterende magneetring en de stijfheid S daarvan, f ig. 8 - een grafiek die aangeeft het verband tussen de axiale verplaatsing x van een roterende magneet en de axiale kracht P 20 uitgeoefend op deze magneetring door de andere, stationaire magneet, fig. 9 - een schematisch weergegeven uitvoeringsvorm van een magneetringsysteem, fig.10 - een dwarsdoorsnede over een cilindrische magneet, samenge-25 steld uit een aantal ringmagneten, fig.11 - een dwarsdoorsnede over een cilindrische magneet met magnetisatie in de richting van de cilinderas. fig.12 - dito met magnetisatie volgens een conus die co-axiaal is met de cilinderas, 30 fig. 13- dito met een in dwarsdoorsnede gebogen magnetisatie-richting, fig.14 - een variant van fig. 13, fig.15 - een samengestelde ringmagneet.

Fig. 1 vertoont een tweetal magneetringen 1 en 2, die met geringe speling in elkaar sluiten. Fig. 2 laat in een verticale dwarsdoorsnede 35 over dezelfde ringen zien, dat gelijknamige magneetpolen naar dezelfde 7909129 RCN 79a Ned. 11-12-1979.

- 5 - richting gekeerd zijn. Bij 3 is een speelruimte aangebracht, waarin een smeermiddel kan zijn aangebracht. Fig. 3 vertoont een stel magneetringen 4 en 5 die, op analoge wijze als in fig. 1 het geval i s, binnen elkaar geplaatst zijn. In dit geval is echter de speel-5 ruimte 6 ruimer dan in fig. 2, terwijl tevens een kogelleger 7 in d e magneetringen is opgenomen.

In fig. 7 is afgebeeld hoe de stijfheid S varieert ten opzichte van een axiale verplaatsing van de korte magneetcilinder 1 uit fig. 6 langs de lange magneetcilinder 8 uit dezelfde figuur. Ten opzichte 10 van een middenstand aangegeven met het cijfer 0 geeft zowel een beweging in de ene richting als in de andere richting een verhoging te zien van de stijfheid. Dit betekent dat de korte magneet bijvoorbeeld d an met zijn noordpool dichter komt bij de noordpool van de lange magneet, waardoor deze een grotere afstotingskracht ondergaat, waar-15 door de stijfheid, dat is de reactie van het magneetsysteem op dwarskrachten, groter wordt. Hetzelfdegebeurt indien de korte magneet 1 zich zou verplaatsen omlaag in fig. 6, zodat ook daar de gelijknamige zuidpolen tegenover elkaar of dichter bij elkaar zouden komen met eveneens een verhoging van de dwarsstijfheid. Tijdens stilstand van 20 de rotor bevindt zich het middenvlak van de korte magneet.bij het punt a, om geleidelijk naar rechts te verschuiven, naarmate de rotor meer op toeren komt. Bij het bedrijfstoerental is het middenvlak bij b aangekomen, waardoor zowel bij lage toerentallen als bij het bedrijf stoerental de hoogste dwarsstijfheid kan worden ontwikkeld.

25 In fig. 8 is afgebeeld, dat door een analoge verplaatsing x langs de rotatie-as van de korte magneetcilinder 1 uit fig. 6, een axiale kracht P eveneens een verandering ondergaat. Bevindt de korte magneet zich in het midden van de lange magneet, zodat de twee uiterste zuidpolen evenver van elkaar verwijderd zijn als de twee 30 uiterste noordpolen, dan is er geen resulterende axiale kracht. Zodra echter de korte magneetcilinder 1 iets naar boven verplaatst, wordt de afstotingskracht tussen de noordpolen overheersend en treedt een omlaaggerichte resulterende kracht op. Hetzelfde gebeurt analoog indien de korte magneetcilinder 1 omlaag verplaatst wordt, aangezien 35 dan een resulterende opwaartse kracht ontstaat die zoals fig. 8 laat zien steeds groter wordt naarmate de verstelling vanuit de middenstand 7909129 - βίο ene emt. Bij stilstand van de rotor bevindt het middenvlak van de korte magneet zich bij c, om geleidelijk te verschuiven naar rechts.

B ij het bedrijfstoerental is punt d bereikt. De richting van de axiale kracht is daardoor gaandeweg van richting omgekeerd.

5 In fig. 9 tenslotte is afgebeeld hoe de lange magneet 11 als stationaire magneet is bevestigd, bijvoorbeeld met behulp van een lijm- of plakmiddel, tegen een magneetringhouder 12 die met een aantal dunne staven 13 is opgehangen aan deel 14 van het huis van de installatie. De roterende magneet 15 is vast bevestigd aan de schema-10 tisch aanged&idde rotor 16. Deze rotor kan bijvoorbeeld gelegerd zijn op een wijze die is afgebeeld in fig* 1 van de Nederlandse octrooiaanvrage nr. 75.08.143. De staven 13 kunnen onder meer zijn uitgevoerd als bladveren. Deze staven resp. veren dienen in staat te zijn op ook een kracht in opwaartse richting op te nemen. Eventueel 15 kunnen ook aan het andere uiteinde van de magneethouder dunne staven (met stippellijnen 17 aangeduid) zijn aangebracht.

Met 18 is een magnetische afscherming van bijvoorbeeld aluminium aangeduid. Ook houder 12 kan van niet-magnetisch materiaal vervaardigd zijn.

20 Fig. 10 toont hoe de magneetcilinder 15 van fig. 9 ook anders kan zijn uitgevoerd, namelijk als een aantal met de ongelijknamige polen op elkaar gestapelde magneetringen met ongelijke binnendiameters.

Fig. 11 toont een dwarsdoorsnede over een magneetcilinder, die in verticale richting gemagnetiseerd is, zodat de sterkste polen in 25 het midden van de einden gelegen zijn.

In fig. 12 zijn de sterkste polen in de dwarsdoorsnede gelegen bij de hoeken 24 en 25.

Fig. 13 toont een magneet met de sterkste polen bij 26 en 27.

Fig. 14 toont een magneet met de sterkste magneetpolen bij 28 en 30 29.

Fig. 15 geeft een uitvoeringsvorm van fig. 14, waarbij de magneet is opgebouwd uit twee cilinders 30 en 31 en twee eindringen 32 en 33.

De delen 34 en 35 zijn van magnetisch afschermmateriaal.

79 0 9 1 2 S

Claims (17)

1. Ringmagneetsysteem, samengesteld uit een aantal cilindrische permanente magneten, die elkaar zodanig co-axiaal omgeven, dat gelijknamige polen naar dezelfde richting gekeerd zijn, waarbij tenminste ëën van deze permanente magneten in zijn ringvlak draaibaar 5 ten opzichte van de andere magneet resp. magneten is aangebracht, zodanig dat de draaibaar permanente magneet resp. magneten via een spleet met geringe speelruimte cilindrisch in resp. tussen de andere magneten passen, met het kenmerk, dat de ten opzichte van elkaar draaibare magneten ongelijke cilinderlengten bezitten.

2. Ringmagneetsysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat d e cilinder met de grootste lengte is opgebouwd uit axiaal tegen elkaar aangebrachte magneetringen, waarvan op het aanrakingsvlak ongelijknamige magneetpolen tegen elkaar rusten.

3. Ringmagneetsysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 15 de korte cilindermagneet is verbonden met een rotor.

4. Ringmagneetsysteem volgens conclusie 3, waarbij de lange cilindermagneet volgens een op zichzelf bekende manier radiaal beweegbaar tegen elastische terugstelkrachten in, dempend verbonden is met een stationair rotorhuis, met het kenmerk, dat de lange mag- 20 neet gelijmd resp. geplakt is tegen een elastisch opgehangen resp. ondersteunde magneetringhouder.

5. Ringmagneetsysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat t enminste de korte cilindermagneet vervaardigd is van een kobalt-samarium legering.

6. Ringmagneetsysteem volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de magneetringen van onderling gelijke diameter zijn op het aan de spleet grenzende cilindrische buitenvlak.

7. Ringmagneetsysteem volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de magneetringdiameters van de niet aan de spleet grenzende andere 30 buitenvlakken is aangepast aan de gewenste magneetkarakteristiek.

8. Ringmagneetsysteem volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat tenminste ëën magneeteindvlak afwijkt van een plat vlak loodrecht op de rotatie-as.

9. Ringmagneetsysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk dat 7909129 RCN 79a Ned. 11-12/1979. ; - 8 - met name bij de lange cilindermagneet de polen met de sterkste magneetsterkten gelegen zijn langs randen van de cilinder, die op verschillende eindvlakken van de cilinders liggen.

10. Ringmagneetsysteem volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat 5 deze randen gelegen zijn op verschillende cilindrische wandvlakken.

11. Ringmagneetsysteem volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat deze randen gelegen zijn op hetzelfde cilindrische wandvlak.

12. Ringmagneetsysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat met name bij de lange cilindermagneet de polen met de sterkste 10 magneetsterkten gelegen zijn op cirkels op eenzelfde cilindrische wandvlak, doch op enige afstand van de cilinderranden.

13. Ringmagneetsysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat minstens de roterende magneet resp. magneten aan de cilindrische zijde afgekeerd van de zijde grenzende aan de spleet magnetisch is 15 resp. zijn afgeschermd door een niet-magnetisch materiaal, zoals bijvoorbeeld aluminium.

14. Ringmagneetsysteem volgens conclusie 1, met het, kenmerk, dat de roterende en stationaire magneten ten opzichte van elkaar zodanig zijn opgesteld dat de bij stilstaande rotor ontwikkelde 20 axiale magneetkracht geleidelijk omgeslagen is in een axiale kracht i n tegengestelde richting en van nagenoeg dezelfde grootte als het bedrijfstoerental bereikt is.

15. Ringmagneetsysteem volgens conclusie 14, waarbij de rotor aan het andere uiteinde gesteund is door een leger dat o.a. een 25 axiale legerkracht kan opbrengen, met het kenmerk, dat de roterende en stationaire magneten ten opzichte van elkaar zodanig zijn opgesteld dat bij stilstaande rotor een axiale trekkracht daarin heerst en bij het bedrijfstoerental een axiale drukkracht.

16. Ringmagneetsysteem volgens êën van de voorgaande conclusies 30 met het kenmerk, dat de rotor langgerekt van vorm is.

17. Ringmagneetsysteem volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de rotor een lengte heeft van ca 10 maal de rotordiameter. 79 0 9 1 29 RCN 79a Ned. 11-12-1979.