DE2116686A1 - Magnet bearings - Google Patents

Description

Titel: MAGNET - LAGER Anwendungsgebiet: Lagerung von beweglichen, ruhenden oder rotierenden Teilen (z.B.: Achsen, Wellen, Instrumente oder andere Körper).Title: MAGNET - BEARING Area of application: Storage of movable, stationary or rotating parts (e.g. axles, shafts, instruments or others Body).

Zweck: Reibungsfreie, wartungsfreie und einfache Lagerung von beweglichen Teilen.Purpose: Friction-free, maintenance-free and easy storage of moving Share.

Stand der Tech-nik: In bisher bekannter Weise werden Lager als Gleit- oder Wälzlager (Kugel-, Rollen-, Walzen-, Nadellager u. ä.), bei leichten und empfindlichen Teilen auch als Spitzenlager (Stahispitzen in Edelsteinen oder Hartmetallen gelagert), usw. ausgeführt.State of the art: In the previously known manner, bearings are used as sliding or roller bearings (ball, roller, roller, needle roller bearings, etc.), for light and sensitive Parts also as point bearings (steel points stored in precious stones or hard metals), etc. executed.

Kritik am Stand der Technik: Alle diese Lagerungsarten haben wegen der unmittelbaren oder mittelbaren (Schm-ierstoFfe) Berührung der bewegten Teile den Nachteil, daß dadurch Reibungskräfte auFtreten, die jeder Drehbewegung entgegenwirken (Reibungsverluste) . Ferner haben die meisten dieser Lager auch den Nachteil, daß sie regelmäßig gewartet werden müssen, d. h. sie müssen mit Schmierstoffen versorgt, bzw. müssen nach einiger Zeit ausgetanscht werden. Bei Spitzenlagerung müssen die Spitzen nachgeschllffen und die lagersteine nachgestellt werden Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lagerungen so zu gestalten, daß in den Lagern zwischen den Lagerteilen keine Reibung auftritt, die Lager abnutzungsfrei und dabei einfach und billig in der Herscellung bzw, der ver wendung sind.Criticism of the state of the art: All of these types of storage have because of direct or indirect (lubricants) contact with the moving parts the disadvantage that this creates frictional forces which counteract any rotational movement (Frictional losses). Furthermore, most of these camps also have the disadvantage that they need regular maintenance, d. H. they must be supplied with lubricants, or have to be replaced after a while. In the case of top storage, the The tips are re-grooved and the jewels re-adjusted. Task: The invention is based on the task of designing bearings so that in the camps between there is no friction between the bearing parts, the bearings are wear-free and simple and cheap to manufacture or use.

Läsung : Diese Aufgabe wird erfindangsgemäß dadurch gelöst, daß man für den jeweiligen Verwendungszweck speziell kunstrilierte und entsprechend magnetisierte lagerelemente 4us Ferromagnetischen Werkstoffen hoher Kcer i t i vkra th so an ordnet, daß sich durch die Ausnützung des Gesetzes der magnetischen Abstossung, die Lagerteile eines Magnet-Lagers (in der Grundform des Magnet-Lagers zwei, als radial magnetisierte Ringe ausgebildete Lagerelemente) ab-'stossen, a-ber am Entfernen voneinander gehindert werden.Solution: According to the invention, this object is achieved in that one Artificial and appropriately magnetized for the respective purpose bearing elements 4us ferromagnetic materials of high Kcer i t i vkra th so on arranges, that by taking advantage of the law of magnetic repulsion, the bearing parts a magnetic bearing (in the basic form of the magnetic bearing two, as radially magnetized Rings formed bearing elements) repel, but prevented from moving away from each other will.

Letzteres kann erreicht werden, indem man für ein- Magnet-Lager mehr als zwei Elemente oder ein zweites gegensinnig wirkendes Magnet-Lager ähnlicher Art verwendet. Dabei berühren die Lagerelemente einander nicht, Erzielbare Vorteile: Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind im wesentlichen: Die Lagerteile (Lagerelemente) berühren einander nicht ; dadurch ist das Magnet-Lager reibungsfrei (es treten also kein-e Reibungsverluste auf) und nützt sich n icht ab, bzw. The latter can be achieved by going for one more magnetic bearings more similar than two elements or a second counter-acting magnetic bearing Kind of used. The bearing elements do not touch each other, achievable advantages: The advantages that can be achieved with the invention are essentially: The bearing parts (Bearing elements) do not touch each other; this means that the magnetic bearing is frictionless (So there are no frictional losses) and does not wear out, resp.

die Lagercharaxteristik verändert sich in einem praktisch beobachtbaren Zeitraum nicht, Das Magent-Laget bedarf auch keiner Wartung. the bearing characteristics change in a practically observable way Period not, the Magent-Laget does not require any maintenance.

Durch die rotationssymetrischen Hagnetfelder der Lagerelemente (z.B. : radial magnetislerte Ringe) zentriert sich das Enger selbst, tine weitgebende Lageunabhängigkeit des magnet-Lagers kann durch mignetische Kurzschlußbügel erreicht werden ; die Funktion dieser magnetischen Kurzschlußbügel wird noch genauer beschrichen. Das Magnet-@nger lagert einstisch und ist nicht stoßempfindlich, Der gelagerte körper kann ohne komplizlerte Hilfsmittel ein- und ausgebaut worden. Die Herstellung und die Verwendung des Magnet-Lagers ist reiativ einfuch und preisgünstig : Besehreimung eines nder mehrerer Ausführungsbeispiele : @Abbt d@@@@@ Abtrildung@@@ sird die Wirkungsweise des Magnet-@tagers and der ein@@chsten Ausführung eines solchen gezeigt @@Dieses Magnet-Lager besteht aus @wei ringförmigen Lager-@@elementen (@@ II) @@Beider Edemente besten dus radial-@magnetisdemenent hartmagnetischem material, wobei ein Element ge-gensinnig zum anderen magnetisiert ist. Die stri--ch'-lierten Pfeile (F) geben die magnetische Flußrichtung in den lagerelementen an. Nachdem sich gleiche Pole (Nordpol - Nordpol, Südpo - Südpol ; in der Abb. N und S genannt) zweier magnete abstossen, entsteht, durch die einander entgegengerichteten, rotationssymetrischen Magnetfelder der Elemente,-- eine Abstossungskraft, die i-n- den gezeichneten Schnittebenen der Lagerlemente ungefähr so gerichtet ist, wie es die Pfeile (A) zeigen. Durch diese so gerichtete Abstessungskraft werden die Lagerelente auseinander gedrückt und zentriert. Um den so erzielbaren Abstand, der Lagerelemente untereinander, in bestimmten Dimensionen zu halten, wird mindestens ein drittes Zlageri element (I.1 oder II.1), das einem der beiden Lagerelemente (I oder II) gleicht oderein zweites, gleich aufgebautes Magnet-Lager jedoch seitenverkehrt zum ersten angeordnet, benötigt. Als feststehende bzw. bewegliche Lagerelemente können beide Lagerelement-Typen (I oder II) verwendet werden. Durch eine radial Belastung des Magnet-Lagers (z.B.: durch das Eigengewicht des gelagerten Teiles) kann sich die Drehachse des gelagerten Teiles (z.B. : in Richtung der Schwerkraftwirkung) verschieben. Diese Eigenschaft des Magnet-Lagers kann. sich bei manchen Anwendungsarten störend auswirken. Um diese exzentrische Lage der Drehachse auszugleichen, kann man U-förmige magnetische Kurzschlußbügel (K, Abb. 2), aus ferromagnetischem Material, an den feststehenden Lagerelementen anbring-en. Diese Rurzschlußbiigel werden so: aufgesteckt, daß er satt anliegt. The rotationally symmetrical magnetic fields of the bearing elements (e.g. : radially magnetized rings) the narrow self-centering, tine expansive The independence of the magnet bearing can be achieved by mignetic short-circuit clips will ; the function of this magnetic short-circuit clip is described in more detail. The magnet @ nger is stored in the table and is not sensitive to shock, the stored body can be installed and removed without complicated tools. The manufacture and The use of the magnetic bearing is relatively simple and inexpensive: Beshreimung one of several embodiments: @Abbt d @@@@@ Abtrildung @@@ sird the mode of operation of the magnet @@ tag and the one @@ next execution of one shown @@ this one Magnetic bearings consist of two ring-shaped bearings - @@ elements (@@ II) @@ both edemente best dus radial- @ magnetisdemenent hard magnetic material, being an element contrary on the other hand is magnetized. The dashed arrows (F) indicate the magnetic Direction of flow in the bearing elements. After the same poles (north pole - north pole, Südpo - South Pole; named in the fig. N and S) repel two magnets, arises, by the opposing, rotationally symmetrical magnetic fields of the elements, a repulsion force, the i-n- the drawn sectional planes of the bearing elements oriented roughly as the arrows (A) show. Through this so directed The bearing elements are pressed apart and centered in the distance. To the achievable distance between the bearing elements in certain dimensions to keep, is at least a third Zlageri element (I.1 or II.1), the one of the two bearing elements (I or II) is the same or a second, identically constructed Magnet bearings, however, arranged reversed to the first, required. As fixed or movable bearing elements, both bearing element types (I or II) can be used will. Due to a radial load on the magnetic bearing (e.g. due to its own weight of the stored part), the axis of rotation of the stored part (e.g.: in Direction of gravity). This property of the magnetic bearing can. interfere with some types of application. To this eccentric To compensate for the position of the axis of rotation, one can use a U-shaped magnetic short-circuit clip (K, Fig. 2), made of ferromagnetic material, on the fixed bearing elements attach. These short-circuit bolts are: put on so that it fits snugly.

Da ein ferromagne-tisches Material einen geringeren magn.Since a ferromagnetic material has a lower magn.

Widerstand als Luft oder Vakuum hat, fließt dort, wo diese Kurzschlußbügel aufgesteckt sind, der größte Teil des magnetischen Flusses über diesen Bügel, wodurch die abstossende Wirkung des Magnetfeldes an dieser Stelle geschwächt und damit -auch die abstossende Wirkung auf den.Has resistance than air or vacuum, flows where this short-circuit bar are attached, most of the magnetic flux over this bracket, whereby the repulsive effect of the magnetic field is weakened at this point and therefore also the repulsive effect on the.

anderen Lagerteil verringert wird. Durch einen magn. Kurzschlußbügel wird also das radiale Gleichgewicht der Abstossungsk -räfte gestört und an der, dem Kurzschlußbügel radial gegenüberliegenden Stelle, am Lagerelement, kann die magnetische Abstossungskraft den beweglichen Lagerteil stärker wegdrüc-ken, da ja die (zusätzlich zur Lagerbelastung wirkende) Abstossungskra-ft durch den Kurzschlußbügel verringert ist. Für spezielle Anforderungen an die Lagerung können die Elemente variiert (modifiziert) und entsprechend kombiniert werden.other bearing part is reduced. By a magn. Shorting bar thus becomes the radial equilibrium of the repulsion c -forces disturbed and at the point radially opposite the short-circuit clip, on the bearing element, the magnetic repulsive force can push away the moving bearing part more strongly, because the repulsive force (acting in addition to the bearing load) through the short-circuit bar is decreased. For special storage requirements, the elements varied (modified) and combined accordingly.

Abb 2.: Abbildung 2 zeigt die Ansicht des in Abb. 1 dargestellten Magnet-Lagers in achsialer Richtung. Hier wäre hinzuzufügen, daß die radial ge.richtete Abstossungskraft (Pfeile A) überfall zwischen den Lagerelementen auftritt.Fig 2 .: Figure 2 shows the view of the one shown in Fig. 1 Magnet bearing in the axial direction. It should be added here that the radially directed Repulsive force (arrows A) overfall occurs between the bearing elements.

Abb. 3. bis Abb. 8.: In diesen Abbildungen werden verschiedene Elemèntekombinationen schematisch dargestellt. Diese Kombinationen sind Modifikationen, bzw. Erweiterungen der Grundeinheit des Magnet-Lagers (bestehend aus zwei Lagerelementen). Dabei wird meist eine größere Belastbarkeit bzw. Tragfähigkeit der Magnet-Lagerung in dieser Oder jener Richtung erreicht.Fig. 3. to Fig. 8 .: These illustrations show different element combinations shown schematically. These combinations are modifications or extensions the basic unit of the magnetic bearing (consisting of two bearing elements). It will usually a greater load capacity or load-bearing capacity of the magnet storage in this Or reached that direction.

Zum besseren Verständnis sind in den Abbildungen die ge-Iagerten Teile eine-r Lagerung mit (G) und die festste-henden Teile mit (H) gekennzeichnet, wobei diese ihre Rolle vertauschen- können.For a better understanding, the parts are shown in the illustrations A bearing is marked with (G) and the fixed parts with (H), where they can swap their roles.

Abb. 9. und 10. zeigen d-ie einfache Mo-ntage des gelagerten Teiles, wobei Teil (G) in P-feilrichtung geschoben wird,-bis es sich selbst zentriert.Fig. 9 and 10 show the simple assembly of the stored part, whereby part (G) is pushed in the direction of the arrow until it centers itself.

Claims (1)

PATENTANSPROCHE PATENT CLAIM Oberbegriff: 1. Anordnung von Magneten bestimmter Form (im allgemeinen rotationssymetrische Ringe) und Magnetisierung zur reibungsfreien Lagerung von Körpern, Kennz. Teil: dadurch gekennzeichnet, daß die ein Magnet-Lager bildenden Elemente so magnetisiert sind, daß sie sich gegenseitig abstossen und bei entsprechender Dimensionierung und Anordnung einander nicht berühren.Generic term: 1. Arrangement of magnets of a certain shape (in general rotationally symmetrical rings) and magnetization for friction-free storage of bodies, Identification part: characterized in that the elements forming a magnetic bearing are magnetized so that they repel each other and when appropriate Dimensioning and arrangement do not touch each other. Oberbegriff des Unteranspruchs: 2. Lagerung nach Anspruch 1, Kennz. Teil des Unteranspruch,s: dadurch gekennzeichnet, daß magn. Kurzschlußbügel zum Ausgleich von permanenten Lagerbelastungen verwendet werden.Preamble of the dependent claim: 2. Storage according to claim 1, identifier. Part of the dependent claim, s: characterized in that magn. Short-circuit clip for Can be used to compensate for permanent bearing loads.