DE69201588T2 - Magnetplatte mit Permanentmagneten. - Google Patents
Magnetplatte mit Permanentmagneten.Info
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetträger mit Permanentmagneten, der einen mechanischen Kommutator hat, der in einer ersten Position Objekte aus ferromagnetischem Material anzieht, und zwar mit Hilfe von aktiven äußeren Polen des Magnetträgers, und der in einer zweiten Position den Träger inaktiv macht.
- Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Magnetträger, der eine erste, fest angeordnete Gruppe von Permanentmagneten hat, deren Magnetisierungsachse in der Normallage sich im wesentlichen vertikal erstreckt, wobei die Permanentmagnete sich auf ein und derselben Seite eines Rotors befinden, dessen Achse sich in der Normallage im wesentlichen horizontal erstreckt, wobei in den Rotor Permanentmagnete eingesetzt sind, deren Magnetisierungsachse sich senkrecht zur Achse des Rotors erstreckt, während ein fester Magnetkreis einen ersten Teil aufweist, der einen ersten, äußeren aktiven Pol ausbildet, sowie einen zweiten Teil, der einen zweiten, äußeren aktiven Pol ausbildet, wobei der erste Teil und der zweite Teil des festen Magnetkreises jeweils eine zylindrische, konkave Fläche aufweisen, die dem Rotor gegenüberliegt, wobei der Rotor seine horizontale Achse im wesentlichen parallel zur Ebene des zweiten, äußeren, aktiven Pols hat und mit Handhabungsmitteln verbunden ist, so daß er zwei Winkelpositionen einnehmen kann, wobei eine der Positionen die aktive Position ist, in der die Magnetfelder der beiden Magnetgruppen sich addieren, um die aktiven äußeren Pole zu Nordpolen und zu Südpolen zu machen, und die andere Position eine Halteposition ist, in der die Magnetfelder der beiden Magnetgruppen sich subtrahieren, wodurch die aktiven Pole neutralisiert werden.
- Magnetträger mit diesen Merkmalen sind schon bekannt, bei denen der Rotor drehbar um eine sich im wesentlichen horizontal erstreckende Achse vorgesehen ist. Seine beiden Kommutationslagen sind voneinander durch eine Drehung um einen Winkel von etwa 180º unterschieden. Beispielsweise wird in diesem Zusammenhang auf die FR-A-2 441 577, die DE-A-2 704 118 und die EP-A-0 090 746 verwiesen. Die letztgenannte Druckschrift geht auf die Anmelderin dieser Patentanmeldung zurück und weist die Merkmale des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 auf; vergleiche insbesondere dort die Figuren 1 - 3. Allgemein gesagt haben alle diese Magnetträger eine Struktur, die in Bezug auf die Mittelebene vollständig symmetrisch ist, wobei die Mittelebene die horizontale Drehachse des Rotors enthält. Die Gruppe der gehäusefesten Permanentmagnete kann daher in zwei Untergruppen von Magneten unterteilt werden, die in Bezug auf die erwähnte Mittelebene symmetrisch angeordnet sind. Um alle Magnete unterzubringen ist es vorgesehen, daß die gehäusefesten Magnete oder zumindest ein Teil dieser Magnete sich über dem Rotor befindet. Daraus ergibt sich, daß derartige Magnetträger aufrecht bzw. gerade ausgebildet sind und eine ziemliche Höhe haben. Der Verankerungspunkt befindet sich also relativ weit oben, wo eine hohe Kuppel stange in Bezug auf die Stabilität des Magnetträgers nachteilig ist.
- Die geometrische Form eines Rotors hat aus physikalischen Gründen ein Volumen, das größer ist als das Volumen der beweglichen Magnete, die in dem Rotor untergebracht sind. Man hat daher schon ins Auge gefaßt, bewegliche Magnete mit großer Magnetstärke pro Volumen zu verwenden, wodurch das Volumen in vorteilhafter Art und Weise verringert werden kann. Dadurch kann also ein Magnetträger erhalten werden, der kompakt und leicht ist. Bei einer Ausführungsform dieses Typs, die in der französischen Patentanmeldung 91 00 382 vom 4. Januar 1991 von der Anmelderin der vorstehenden Patentanmeldung eingereicht wurde, werden die beweglichen Permanentmagnete beispielsweise von Permanentmagneten des Typs der Seltenen Erden ausgebildet, wobei diese Permanentmagnete in einen Rotor in Form einer Scheibe eingesetzt sind, die um eine sich im wesentlichen vertikal erstreckende Achse drehbar gelagert ist. Die Magnetisierungsachse dieser beweglichen Magnete verläuft parallel zur Drehachse des Rotors. Diese Ausführungsform, bei der die beweglichen Magnete die gehäusefesten Magnete umgeben, hat Sinn und Zweck nur für eine Vielzahl von Paaren aktiver Pole, die um die erwähnte Achse verteilt angeordnet sind.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden, wobei die Anordnung mit einem Rotor mit einer Drehachse beibehalten bleibt, die sich im wesentlichen horizontal erstreckt, wobei aber der Magnetträger breiter und niedriger ausgestaltet ist, und wobei auch die Struktur des Geräts vereinfacht ist.
- Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Magnetträger dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil des festen magnetischen Kreises die Stütze der Gruppe der festen Permanentmagnete ausbildet, und daß der zweite Teil des festen magnetischen Kreises auf die Spitze der Gruppe der festen Magnete angebracht ist und sich auf diejenige Seite des Rotors erstreckt, die derjenigen der festen Permanentmagnete gegenüberliegt, während die Permanentmagnete des Rotors Magnete mit volumenmäßig starker magnetischer Energie sind.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der erste Teil des festen magnetischen Kreises durch ein einziges Stück aus Weicheisen gebildet wird, das den ersten aktiven äußeren Pol ausbildet, der an seiner Oberseite die Stütze der Gruppe der festen Permanentmagnete ausbildet, und die gegenüber dem aktiven äußeren Pol in Bezug auf den Rotor eine zylindrische, konkave Fläche hat.
- In Bezug auf den zweiten Teil des gehäusefesten Magnetkreises wird es bevorzugt, wenn dieser in vorteilhafter Weise aus einem zweiten Stück aus Weicheisen besteht, das sich vertikal erstreckt, und das an seinem unteren Teil den zweiten aktiven äußeren Pol ausbildet, und das seitlich eine in Bezug auf den Rotor zylindrische, konkave Fläche hat, und aus einem dritten Teil aus Weicheisen, das im wesentlichen in Form einer horizontalen Platte ausgebildet ist, die auf die Oberseite der Gruppe der festen Permanentmagnete aufgebracht ist, und auch auf die Oberseite des zweiten Teils aus Weicheisen.
- Bedingt durch die asymmetrische Struktur der seitlichen Anordnung der festen Magnetgruppe in Bezug auf die horizontale Achse des Rotors besitzt der erfindungsgemäße Magnetträger eine ziemliche Breite und eine verhältnismäßig geringe Höhe, so daß ein niedriger Verankerungspunkt möglich wird. Die Struktur des Magnetträgers ist einfach, kompakt und leicht, und zwar insbesondere wegen der Magnete mit pro Volumen großer Magnetenergie (Magnetstärke), beispielsweise der Magnete des Typs der Seltenen Erden, die in den Rotor inkorporiert sind, wie auch darauf beruhend, daß das erste Stück aus Weicheisen des Magnetkreises gleichzeitig drei Funktionen ausübt: Stütze der gehäusefesten Magnete, die Magnete vom Typ der Ferrite sein können, Ausbildung des einen der beiden aktiven Pole und Zusammenarbeit mit dem Rotor über eine zylindrische Fläche zum Kommutieren.
- Die Erfindung ist mit Hilfe der folgenden Beispielsbeschreibung besser verständlich, wobei Bezug genommen wird auf die angehef teten schematischen Zeichnungen, die beispielshaft und nicht beschränkend zwei Ausführungsformen eines Magnetträgers darstellen. Es zeigt:
- Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Magnetträgers bei einer ersten Ausführungsform;
- Fig. 2 einen Horizontal schnitt durch den Magnetträger, und zwar längs der Linie II-II von Figur 1;
- Fig. 3 einen Vertikal schnitt dieses Magnetträgers, und zwar längs der Linie III-III von Figur 2;
- Fig. 4 einen anderen Vertikalschnitt, und zwar längs der Linie IV-IV von Figur 3;
- Fig. 5 einen Schnitt ähnlich Figur 3, wobei aber eine andere Ausführungsform des Magnetträgers gezeigt ist;
- Fig. 6 einen Teilschnitt, wobei eine andere Position dieser zweiten Ausführungsform dargestellt ist.
- Der zeichnerisch dargestellte Magnetträger hat drei Teile aus Weicheisen, nämlich die Teile 1, 2 und 3. Vergleiche insbesondere Figur 3.
- Das erste Teil 1 aus Weicheisen hat einen Teil 4, der nach unten vorspringt und der einen ersten aktiven Pol zum Greifen ausbildet. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist dies der Nordpol. Die Oberseite 5 des Teils 1 dient als Stütze für eine gehäusefeste Gruppe von Magneten 6 vom Ferrittyp, die weiter unten im Detail beschrieben werden. Das Teil 1 hat weiterhin entgegengesetzt dem aktiven Pol 4 eine konkave, zylindrische Fläche 7, die mit dem Umfang eines zylindrischen Rotors 8 entspricht.
- Das zweite Teil 2 aus Weicheisen erstreckt sich vertikal, und zwar gegenüber dem ersten Teil 1, und bildet an seinem unteren Teil 9 einen zweiten aktiven Greifpol aus, der beim gezeigten Ausführungsbeispiel ein Südpol ist. Das Teil 2 hat seitlich eine konkave zylindrische Fläche 10, die dem Umfang des Rotors 8 entspricht.
- Das dritte Teil 3 aus Weicheisen hat die Form einer horizontalen Platte, die einerseits oben auf die Gruppe 6 der Magnete aufgesetzt ist und andererseits oben auf das Teil 2. Das Teil 3 überträgt also die Südpolarität der Magnete 6 auf das Teil 2 und auf seinen aktiven Pol 9.
- Vertikale Schrauben 11 halten das Teil 3 am Teil 1 und halten zwischen diesen Teilen die Gruppe der festen Magnete 6. Andere Schrauben 12 verbinden das Teil 3 auf dem Teil 2.
- Die Gruppe der gehäusefesten Magnete 6 weist beispielsweise sechs Ferritmagnete auf, deren magnetische Energie pro Volumen gering ist, beispielsweise in der Größenordnung von 30 Kilojoule. Die Magnetachse 28 aller Magnete 6 ist vertikal ausgerichtet. Die Figuren 2 und 3 zeigen, daß die Magnete 6 drei Untergruppen ausbilden, von denen jede aus zwei übereinander angeordneten Magneten besteht.
- Der zylindrische Rotor 8, der sich um seine im wesentlichen horizontal erstreckende Achse 13 drehen kann, erstreckt sich zwischen dem ersten Teil 1 aus Weicheisen und den Ferritmagneten 6 einerseits und dem zweiten Teil 2 aus Weicheisen andererseits. Bei der Ausführungsform nach Figur 1 - 4 besteht der Rotor 8 aus zwei gegenüberliegenden Teilen 14 und 15 aus Weicheisen, die im wesentlichen halbzylindrisch sind und die Permanentmagnete 16 vom Typ der Seltenen Erden zwischen sich aufnehmen. Diese Permanentmagnete haben pro Volumeneinheit ein starkes Magnetfeld, und zwar in der Größe von 200 Kilojoule pro Kubikmeter. Deren Magnetisierungsachse erstreckt sich senkrecht zur Achse 13 des Rotors 8.
- Zwei Abschlußflansche 17 und 18 aus unmagnetischem Material sind auf die Vorderseite bzw. auf die Rückseite des Magnetträgers aufgesetzt. Sie haben Ringe 19 und 20 mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten, wodurch ein Zentrieren und eine Führung bei der Drehung sichergestellt wird, und zwar um die Achse 13 der Enden 21 und 22 des Rotors 8.
- Eines der Enden 21 des Rotors 8 ist nach außen verlängert und trägt einen Betätigungshebel 23, wodurch der Rotor 8 um einen Winkel von etwa 180º um seine Achse 13 gedreht werden kann, und zwar zwischen zwei Endlagen, nämlich einer Arbeitsposition und einer Halteposition. Der Hebel 23 hat eine Sicherung 24, wodurch der Hebel 23 und mit ihm der Rotor 8 an einer Drehung gehindert werden kann, und zwar in der Arbeitsposition.
- Eine seitliche Abdeckung 25 aus unmagnetischem Material bef indet sich zwischen den Teilen 1 und 3 aus Weicheisen, und zwar an der Seite der Ferritmagnete 6. Eine Abdeckung 26, ebenfalls aus unmagnetischem Material, befindet sich unter dem Teil 1 aus Weicheisen, und zwar zwischen den aktiven Polen 4 und 9.
- Ein Verankerungsmittel 27 des Magnetträgers ist auf dem Teil 3 aus Weicheisen befestigt. Das Verankerungsmittel 27 kann als Griff ausgebildet sein.
- Die Arbeitsweise des Magnetträgers wird durch die Kommutation des Rotors 8 bestimmt, dessen gegenüberliegenden Teile 14 und 15 als Nordpol bzw. als Südpol ausgebildet sind, und zwar wegen der Permanentmagnete 16 vom Typ der Seltenen Erden.
- Wenn der Rotor 8 seine Südseite vor die Zylinderfläche 7 des ersten Teils 1 aus Weicheisen gedreht hat, so befindet sich der Nordteil des Rotors 8 der Zylinderfläche 10 des zweiten Teils 2 aus Weicheisen gegenüber. Das magnetische Feld, das von den Nordpol-Unterseiten der Ferrit-Permanentmagnete 6 erzeugt wird, und das das Teil 1 durchquert, wird jetzt von den Permanentmagneten 16 des Typs der Seltenen Erden absorbiert, die zum Rotor 8 gehören. Das Magnetfeld wird in der Folge von den anderen Teilen 2 und 3 aus Weicheisen weitergeleitet und wird von den oberen Südflächen der Ferrit-Permanentmagnete 6 aufgenommen. Das Magnetfeld wird also kurzgeschlossen und zwar im Inneren des Magnetträgers. Die jetzt von den aktiven Polen 4 und 9 ausgeübte Anziehungskraft ist gleich Null. Anders ausgedrückt befindet sich der Magnetträger in der Halteposition.
- Nach einer Drehung des Rotors 8 um etwa 180º, ausgehend von der Halteposition, befindet sich der Nordpol des Rotors 8 auf der Seite des ersten Teils 1 aus Weicheisen und umgekehrt befindet sich der Südpol auf der Seite des zweiten Teils 2 aus Weicheisen. Das von den unteren Nordpolseiten der Ferritmagnete 6 erzeugte Magnetfeld addiert sich also im Teil 1 aus Weicheisen zu demjenigen, das vom Nordpol des Rotors 8 ausgeht. Entsprechend addiert sich im Teil 2 aus Weicheisen das Magnetfeld, das von den oberen Südseiten der Ferritmagnete 6 ausgeht, zu demjenigen Magnetfeld, das vom Südpol des Rotors 8 ausgeht. Die beiden aktiven Pole 4 und 9 sind also jetzt Nordpole bzw. Südpole und jedwedes Teil aus ferromagnetischem Material kann also von den aktiven Polen 4 und 9 angezogen werden. Der Magnetträger befindet sich also in der Arbeitsposition.
- Figur 5 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetträgers, und zwar in der Halteposition. Hier weist der Rotor 8 zwei gegenüberliegende Teile 14 und 15 aus Weicheisen auf, die zwischen sich Permanentmagnete 16 aufnehmen, die in ihrer Form und in ihrem Volumen ungleich sind. Der Rotor 8 hat also eine asymmetrische Struktur. Die weiteren Merkmale dieser Ausführungsform sind gleich denjenigen der zuerst beschriebenen Ausführungsform und aus diesem Grunde sind in Figur 5 und 6 auch dieselben Bezugsziffern verwendet worden und diese weiteren Bauteile werden hier also nicht abermals beschrieben.
- Figur 6 zeigt einen Ausschnitt dieser zweiten Ausführungsform, und zwar in der Arbeitsposition. Wegen der asymmetrischen Ausgestaltung des Rotors 8 erfolgt der Übergang von der Arbeitsposition in die Halteposition bzw. umgekehrt durch eine Drehung des Rotors 8 um seine horizontale Achse 13 um einen Kommutationswinkel, der fühlbar kleiner als 180º ist.
- Die Erfindung ist keinesfalls auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Hier wurden vielmehr lediglich Beispiele erläutert. Ganz im Gegenteil umfaßt die Erfindung auch alle Abänderungen, die dasselbe Prinzip benutzen. Die folgenden Abänderungen können beispielsweise vorliegen, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird:
- - Abänderung der Form der Permanentmagnete und/oder Abänderung der Anzahl der Magnete, und zwar in jeder der beiden Magnetgruppen 6 und 16;
- - Verwendung von Magneten eines anderen Typs als vorstehend beschrieben;
- - Abänderung der konstruktiven Anordnungen, ohne daß dabei das magnetische Funktionsprinzip verlassen wird, beispielsweise indem die beiden Teile 2 und 3 aus Weicheisen zu einem einzigen Teil vereinigt werden, das die Funktionen der beiden Teile miteinander vereinigt;
- - Austausch des Betätigungshebels 23 oder des Verankerungsmittels 27 in Form eines Griffs durch andere äquivalente Mittel;
- - Anpassung der Form oder des Abstandes der aktiven Pole 4 und 9 in Abhängigkeit von den anzuziehenden Teilen;
- - Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung bei anderen Einsatzzwecken außer dem Heben von Teilen und insbesondere Verwendung der Vorrichtung zur Befestigung verschiedener Stücke oder Zubehörteile.
Claims (4)
1. Magnetträger mit Permanentmagneten, die Objekte aus
ferromagnetischem Material mit Hilfe von aktiven äußeren
Polen (4, 9) anziehen können, die an seinem unteren Teil
vorgesehen sind, mit einer ersten, fest angeordneten
Gruppe von Permanentmagneten (6), deren
Magnetisierungsachse (28) in der Normallage sich im wesentlichen
vertikal erstreckt, wobei die Permanentmagnete (6) sich auf
ein und derselben Seite eines Rotors (8) befinden, dessen
Achse (13) sich in der Normallage im wesentlichen
horizontal erstreckt, wobei in den Rotor (8) Permanentmagnete
(16) eingesetzt sind, deren Magnetisierungsachse sich
senkrecht zur Achse (13) des Rotors erstreckt, während
ein fester Magnetkreis einen ersten Teil (1) aufweist,
der einen ersten, äußeren aktiven Pol (4) ausbildet,
sowie einen zweiten Teil (2, 3), der einen zweiten,
äußeren aktiven Pol (9) ausbildet, wobei der erste Teil und
der zweite Teil des festen Magnetkreises jeweils eine
zylindrische, konkave Fläche (7, 10) aufweisen, die dem
Rotor (8) gegenüberliegt, wobei der Rotor (8) seine
horizontale Achse (13) im wesentlichen parallel zur Ebene des
zweiten, äußeren, aktiven Pols (19) hat und mit
Handhabungsmitteln (23) verbunden ist, so daß er zwei
Winkelpositionen einnehmen kann, wobei eine der Positionen die
aktive Position ist, in der die Magnetfelder der beiden
Magnetgruppen (6, 16) sich addieren, um die aktiven
äußeren Pole (4, 9) zu Nordpolen und zu Südpolen zu machen,
und die andere Position eine Halteposition ist, in der
die Magnetfelder der beiden Magnetgruppen (6, 16) sich
85 subtrahieren, wodurch die aktiven äußeren Pole (4, 9)
neutralisiert werden,
dadurch gekennzeichnet
daß der erste Teil (1) des festen magnetischen Kreises
die Stütze der Gruppe der festen Permanentmagnete (6)
ausbildet, und daß der zweite Teil (2, 3) des festen
magnetischen Kreises auf die Spitze der Gruppe der festen
Magnete (6) angebracht ist und sich auf diejenige Seite
des Rotors (8) erstreckt, die derjenigen der festen
Permanentmagnete (6) gegenüberliegt, während die
Permanentmagnete (16) des Rotors (8) Magnete mit volumenmäßig
starker magnetischer Energie sind.
2. Magnetträger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Teil des festen magnetischen Kreises durch
ein einziges Stück (1) aus Weicheisen gebildet wird, das
den ersten aktiven äußeren Pol (4) ausbildet, der an
seiner Oberseite (5) die Stütze der Gruppe der festen
Permanentmagnete (6) ausbildet, und die gegenüber dem
aktiven äußeren Pol (4) in Bezug auf den Rotor (8) eine
zylindrische, konkave Fläche (7) hat.
3. Magnetträger nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Teil des festen magnetischen Kreises aus
einem zweiten Stück (2) aus Weicheisen besteht, das sich
vertikal erstreckt, und das an seinem unteren Teil den
zweiten aktiven äußeren Pol (9) ausbildet, und das
seitlich eine in Bezug auf den Rotor (8) zylindrische,
konkave Fläche (10) hat, und aus einem dritten Teil (3) aus
Weicheisen, das im wesentlichen in Form einer
horizontalen Platte ausgebildet ist, die auf die Oberseite der
Gruppe der festen Permanentmagnete (6) aufgebracht ist,
und auch auf die Oberseite des zweiten Teils (2) aus
Weicheisen.
4. Magnetträger nach einem der Patentansprüche 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotor (8) zwei einander gegenüberliegende Teile
(14, 15) hat, die aus Weicheisen bestehen und unegal
sind, die die betreffenden Permanentmagnete (16)
einschließen, und die dem Rotor (8) eine asymmetrische
Struktur verleihen, die durch eine Drehung um einen
Winkel kleiner als 180º den Übergang von der aktiven
Position in die Halteposition ermöglichen.
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