NO20130055A1

NO20130055A1 - Dobbeltrettet thrust-magnetlager med repulsive magneter

Info

Publication number: NO20130055A1
Application number: NO20130055A
Authority: NO
Inventors: Peter S Aronstam; Roger W Fincher
Original assignee: Roger W Fincher
Priority date: 2010-06-19
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2013-03-15
Also published as: US20140347152A1; GB2494836A; US20120038232A1; GB201300491D0; WO2011160103A1; US8803392B2; US9721710B2

Abstract

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt et apparat og en fremgangsmåte for aksial understøttelse av en aksel. Ifølge et aspekt er det frembrakt et magnetisk opphengningssystem for understøttelse av en aksel i et hus. Det magnetiske opphengningssystem omfatter en gruppe magnetlegemer som er plassert mellom akselen og huset. Gruppen av magnetlegemer omfatter et første magnetlegeme, et andre magnetlegeme og et tredje magnetlegeme, hvor det første magnetlegeme og det andre magnetlegeme genererer en første kraft som er stort sett parallell med akselens lengdeakse og det andre magnetlegeme og det tredje magnetlegeme genererer en andre kraft som er stort sett parallell med akselens lengdeakse. Den første kraft og den andre kraft er innrettet til å plassere akselen aksialt inne i huset. I et annet aspekt er det frembrakt en fremgangsmåte for understøttelse av en aksel langs en lengdeakse i et hus. l et ytterligere aspekt er det frembrakt et opphengningssystem for understøttelse av en aksel i et hus.

Description

DOBBELTRETNINGS MAGNETISK TRYKKLAGER MED REPULSIVE MAGNETER

Krysshenvisning til beslektede søknader.

I denne søknad kreves det prioritet fra foreløpig amerikansk patentsøknad

nr. 61/356.572 av 19 juni 2010, som inkorporeres herved henvisning.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Oppfinnelsesområde

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt understøttelse av maskineri. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen et apparat og en fremgangsmåte for aksial understøttelse av en aksel eller annen masse som er understøttet sideveis.

Beskrivelse av beslektet teknikk

En konvensjonell magnetisk opphengningsanordning er basert på repulsjonskraften som foreligger mellom to tilsvarende magnetpoler. Et eksempel på en konvensjonell magnetisk opphengningsanordning er vist i fig 1. Som vist omfatter den konvensjonelle magnetiske opphengningsanordning 10 en aksel 15 som er plassert inne i et hus 20. Som vist er et første par motstående magneter 25, 30 plassert på en ende av den roterende aksel 15 og et andre par motstående magneter 35, 40 i en annen ende av den roterende aksel 15, som holder akselen 15 svevende. Legg merke til at radial understøttelse må frembringes ved hjelp av andre anordninger for å hindre sideveis bevegelse og vipping sideveis av den opphengte konstruksjon. Denne radiale understøttelse kan frembringes ved hjelp av adskillige anordninger, så som konvensjonelle lagre eller lagerhylser.

Når større og større belastninger plasseres på den opphengte konstruksjon blir det nødvendig å øke den magnetiske feltstyrke. Dette kan oppnås ved å øke volumet på magnetisk materiale ved enten økning av størrelsen eller tilføyelse av doble par av magneter (for eksempel magneter 25, 30).

På grunn av strukturelle og formfaktor-maskinbegrensninger er det ofte ikke mulig å øke magnetenes frontflateareal, men heller må dybden eller tykkelsen økes. Dette er bare mulig inntil tykkelsen er av størrelsesorden frontflatebredden idet ytterligere tilføyd magnetisk materiale er lenger borte fra den aktive flate og avtar med 1/R. Når det nærmer seg denne grense må man tilføye ytterligere magnetiske par. Der er behov for en mer effektiv bruk av magnetisk materiale for å frembringe den økte styrke med balanse.

Oppsummering av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt et apparat og en fremgangsmåte for aksial understøttelse av en aksel. Ifølge et aspekt er det frembrakt et magnetisk opphengningssystem for understøttelse av en aksel i et hus. Det magnetiske opphengningssystem omfatter en gruppe magnetlegemer som er plassert mellom akselen og huset. Gruppen av magnetlegemer omfatter et første magnetlegeme, et andre magnetlegeme og et tredje magnetlegeme, hvor det første magnetlegeme og det andre magnetlegeme genererer en første kraft som er stort sett parallell med akselens lengdeakse, og det andre magnetlegeme og det tredje magnetlegeme genererer en andre kraft som er stort sett parallell med akselens lengdeakse. Den første kraft og den andre kraft er utformet for å plassere akselen aksialt inne i huset.

I et annet aspekt er det frembrakt en fremgangsmåte for understøttelse av en aksel langs lengdeaksen i et hus. Fremgangsmåten omfatter valg av en aksial posisjon for akselen inne i huset. Fremgangsmåten omfatter dessuten valg av en gruppe magnetlegemer basert på den valgte aksiale stilling. I tillegg omfatter fremgangsmåten plassering av gruppene av magnetlegemer mellom akselen og huset slik at det genereres en første kraft og en andre kraft i gruppen av magnetlegemer som er innrettet til å plassere akselen i den aksiale stilling inne i huset.

Ifølge et ytterligere aspekt er det frembrakt et opphengningssystem for under-støttelse av en aksel i et hus. Systemet omfatter en første gruppe magnetlegemer plassert mellom akselen og huset i en ende av akselen.

Systemet omfatter videre en andre gruppe magnetlegemer plassert mellom akselen og huset i en annen ende av akselen, hvor den første gruppe magnetlegemer genererer første og andre krefter og den andre gruppe magnetlegemer genererer tredje og fjerde krefter, og hvor kreftene er utformet for å plassere akselen aksialt inne i huset.

Kort beskrivelse av tegningene

Slik at de ovenfor angitte trekk ifølge oppfinnelsen kan forstås i detalj kan en mer detaljert beskrivelse av oppfinnelsen, kort oppsummert ovenfor, gjøres under henvisning til utførelsesformene hvor noen er vist i de medfølgende tegninger. Det skal imidlertid bemerkes at de medfølgende tegninger bare viser typiske utførelses-former av oppfinnelsen og derfor ikke skal betraktes som begrensning av rammen for oppfinnelsen og at oppfinnelsen kan gi adgang til like effektive utførelsesformer. Fig 1 er et riss som viser en konvensjonell magnetisk opphengningsanordning som er kjent på området. Fig 2 er et riss som viser en magnetisk opphengningsanordning ifølge oppfinnelsen.

Fig 3 er et riss som viser en magnetisk opphengningsanordning.

Fig 4 er et riss som viser et kraftdiagram i den magnetiske opphengningsanordning som er vist i fig 3. Fig 5 er en graf som viser en forskyvning fra hvilestilling basert på en aksial belastning utøvet på en aksel av den magnetiske opphengningsanordning som er vist i fig 4. Fig 6 er et riss som viser et kraftdiagram for en magnetisk opphengningsanordning. Fig 7 er et diagram som viser forskyvningen fra hvilestilling basert på en aksial belastning utøvet på en aksel av den magnetiske opphengningsanordning som er vist i fig 6. Fig 8 er et riss som viser et kraftdiagram for en magnetisk opphengningsanordning. Fig 9 er en graf som viser forskyvningen fra hvilestilling basert på en aksial belastning utøvet på en aksel av den magnetiske opphengingsanordning som er vist i fig 8. Fig 10 er et riss som viser et kraftdiagram for en magnetisk opphengningsanordning. Fig 11 er en graf som viser forskyvningen fra hvilestilling basert på en aksial belastning utøvet på en aksel av den magnetiske opphengningsanordning som er vist i fig 10.

Fig 12 er et riss som viser en magnetisk opphengningsanordning.

Detaljert beskrivelse

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt en opphengningsanordning som kan velges basert på ønskede designparametere. Opphengningsanordningen vil her bli beskrevet i forbindelse med et roterende maskineri, så som turbiner. Det skal imidlertid forstås at opphengningsanordningen også kan anvendes for andre typer maskineri uten å avvike fra prinsippene for oppfinnelsen, og at aksel- eller hus-rotasjon ikke er nødvendig. Vertikal understøttelse av variable belastningsmasser skal også betraktes som del av den foreliggende oppfinnelse. I tillegg vil opphengningssystemet bli beskrevet i forbindelse med legemer som er fremstilt av magnetiske materialer. Det skal imidlertid forstås at legemene kan fremstilles av andre materialer som er innrettet til å generere krefter på tilgrensende legemer. For bedre å forstå nyheten av opphengningsanordningen ifølge oppfinnelsen og anvendelsen av denne henvises det heretter til de medfølgende tegninger.

Den foreliggende oppfinnelse angir bruken av permanentmagneter, men oppfinnelsen kan også anvende elektromagneter eller en kombinasjon av permanent- og elektromagneter. Kombinasjonen av elektromagneter muliggjør kontrollert aksial plassering med variabel belastning.

Fig 2 er et riss som viser en magnetisk opphengningsanordning 100 ifølge den foreliggende oppfinnelse. Anordningen 100 omfatter en aksel 105 som er anbrakt inne i et hus 110. Akselen 105 er innrettet til å rotere i forhold til huset 110. Akselen 105 er radialt understøttet av lagre (ikke vist). Akselen 105 er også innrettet til å beveges aksialt i forhold til huset 110. Som det vil bli beskrevet her er akselen 105 aksialt understøttet av et antall magnetlegemer. Magnetlegemene kan velges og anordnes for å oppnå en ønsket designparameter. For eksempel kan magnetlegemene velges og anordnes slik at akselen sentreres automatisk i huset som anført i utførelses-formen som er vist i fig 3- 5. Videre kan magnetlegemene velges og anordnes slik at akselen krever en aksial belastning for å bli sentrert i huset som anført i utførelses-formen som er vist i fig 6 og 7. Dessuten kan magnetlegemene velges og anordnes slik at akselen forskyves automatisk i huset som anført i utførelsesformen som er vist i fig 8 og 9. Med andre ord vil magnetiske retninger, styrke og avstand flate til flate velges for å oppnå den ønskede reaksjon hos akselen.

Som vist i fig 2 omfatter den magnetiske opphengningsanordning 100 en gruppe magnetlegemer som omfatter et første magnetlegeme 115, et andre magnetlegeme 120 og et tredje magnetlegeme 125. Det første magnetlegeme 115 og det tredje magnetlegeme 125 er festet til huset 110, og det andre magnetlegeme er festet til akselen 105. I en alternativ utførelsesform er det første magnetlegeme 115 og det tredje magnetlegeme 125 festet til akselen 105, og det andre magnetlegeme er festet til huset 110. Som vist er det andre magnetlegeme 120 anbrakt mellom det første magnetlegeme 115 og det tredje magnetlegeme 125. Polariteten til magnetlegemene 115, 120, 125 er anordnet slik at det andre magnetlegeme 120 er sentrert mellom det første magnetlegeme 115 og det tredje magnetlegeme 125. Magnetlegemene 115, 120, 125 er vist som ringer med et rektangulært tverrsnitt. Det skal imidlertid forstås at magnetlegemene 115, 120,125 kan ha enhver geometrisk form og tverrsnitt uten å avvike fra prinsippene for oppfinnelsen og at sentralisert mellomrom ikke er nødvendig.

Som vist i fig 2 er magnetlegemet 120 som er festet til akselen 105 omgitt på begge sider av magnetlegemer 115, 125 som er festet til huset 110. I det tilfellet hvor nabomagnetlegemer genererer repulsjonskrefter vil magnetlegemet 120 og akselen 105 være opphengt i en aksial betydning.

Fig 3 er et riss som viser en magnetisk opphengningsanordning 150 ifølge oppfinnelsen. Som vist omfatter anordningen 150 en første gruppe magnetlegemer som omfatter første, andre og tredje magnetlegemer 165, 170, 175 på en side av akselen 155 og en andre gruppe magnetlegemer som omfatter fjerde, femte og sjette magnetlegemer 185, 190, 195 på den annen side av akselen 155. Akselen 155 er utformet til å rotere i forhold til et hus 160. Akselen 155 er radialt understøttet av lagre (ikke vist) og aksialt understøttet av magnetlegemene 165, 170, 175, 185, 190, 195. Som vist er magnetlegemene 170, 190 festet til huset 160, og magnetlegemene 165, 175 er festet til akselen 155. I en annen utførelsesform er magnetlegemene 170, 190 festet til akselen 155, og magnetlegemene 165, 175 er festet til huset 160.

En magnetisk nordpol (N) og en magnetisk sydpol (S) er vist i hvert magnetlegeme. Magnetlegemene er anordnet slik at de magnetiske poler for nabomagnetlegemer er de samme. For eksempel vender det første magnetlegemes 165 magnetiske sydpol mot det andre magnetlegemes 170 magnetiske sydpol, og som sådan genereres en repulsjonskraft mellom de første og andre magnetlegemer 165, 170. Som vist er et tilsvarende arrangement mellom de andre magnetlegemer i den magnetiske opphengningsanordning 150. Med andre ord holdes sentermagnetlegemet (for eksempel det andre magnetlegeme 170 og det femte magnetlegeme 190) effektivt i balanse mellom de ytre magnetlegemers repulsjonskrefter.

Et aspekt ved magnetgruppene er en mer effektiv bruk av magnetisk materiale for å frembringe den økte styrke med balanse. Som vist i fig 3 holdes ved å tilføre et tredje magnetlegeme, men i en omvendt betydning, holdes sentermagnetlegemet effektivt i balanse mellom repulsjonskreftene til de ytre magnetlegemer. Ved å plassere en andre magnetlegemegruppe som balanseres av magnetlegemene i den motsatte ende av akselen, kan man frembringe et stabilt balansert system med to ganger styrken ved å anvende bare seks magnetlegemer.

Fig 4 er et riss som viser et kraftdiagram i den magnetiske opphengningsanordning 150. Som vist utøves repulsjonskrefter (Fa og Fb) på det femte magnetlegeme 190 av det fjerde magnetlegeme 185 og det sjette magnetlegeme 195. Repulsjonskrefter (Fc og Fd) utøves på det andre magnetlegeme 170 av det første magnetlegeme 165 og det tredje magnetlegeme 175.

Anmerkning: Positiv X er mot høyre.

Fig 5 er en graf som viser forskyvningen fra hvilestilling basert på en aksial belastning som utøves på akselen 155. En linje 180 viser akselen 155 i hvilestilling når ingen aksial belastning utøves på akselen 155. Som vist er akselen 155 sentralisert i et stabilt, balansert system med null aksial belastning og null forskyvning. Det stabile, balanserte system opptrer når d1 = d2 og magnetlegemene 165, 170, 175, 185, 190, 195 har den samme magnetiske styrke på grunn av tilsvarende volum, indre sammensetning og tetthet av magnetisk materiale. En aksial belastning kan utøves på akselen 155, noe som resulterer i at akselen 155 blir beveget (eller

forskjøvet) fra den sentraliserte stilling. For eksempel resulterer en aksial belastning på ca. 25 kg utøvet på akselen 155 i en forskyvning på ca. 3 mm i + X- retningen (se punkt 135). I et annet eksempel vil en aksial belastning (i motsatt retning av aksial-

belastningspilen) på ca. 22,7 kg resultere i en forskyvning på ca. 1,9 mm i + X-retningen (se punkt 130).

Utførelsesformen som er vist i fig 4- 6 viser et balansert opphengningssystem. I en utførelsesform er det ved anvendelse av individuelle magnetlegemer av ca. 18 kg repulsjonskraft mulig å frembringe et balansert opphengningssystem med ca. 80 toppbelastningskapasitet.

Fig 6 viser et kraftdiagram for en magnetisk opphengningsanordning 200. Som vist omfatter anordningen 200 en første gruppe magnetlegemer som omfatter første, andre og tredje magnetlegemer 215, 220, 225 på en side av akselen 205 og en andre gruppe magnetlegemer som omfatter fjerde, femte og sjette magnetlegemer 235, 240, 245 på den annen side. Akselen 205 er innrettet til å rotere i forhold til et hus 210. Akselen 205 understøttes radialt av lagre (ikke vist) og understøttes aksialt av magnetlegemene 215, 220, 125, 235, 240, 245. Som vist er magnetlegemene 220, 240 festet til huset 210, og magnetlegemene 235, 245 er festet til akselen 205. I en annen utførelsesform er magnetlegemene 220, 240 festet til akselen 205, og matneglegemene 235, 245 er festet til huset 210.

Magnetlegemene er anordnet slik at noen magnetiske poler for nabomagnetlegemer er de samme og noen magnetiske poler for nabomagnetlegemer er forskjellige. For eksempel vender den magnetiske nord pol for det første magnetlegeme 215 mot den magnetiske nord pol for det andre magnetlegeme 220, og som sådan genereres en repulsjonskraft mellom de første og andre magnetlegemer 215, 220. I tillegg vender det andre magnetlegemes 220 magnetiske sydpol mot det tredje magnetlegemes 225 magnetiske nordpol, og som sådan genereres en tiltrekningskraft mellom de første og andre magnetlegemer 215, 220. Tilsvarende arrangement er mellom de fjerde, femte og sjette magnetlegemer 235, 240, 245. Sentermagnetlegemet (for eksempel det andre magnetlegeme 220 og det femte magnetlegeme 240) frastøtes av noen magnetlegemer og tiltrekkes av andre magnetlegemer i den samme retning. Som vist i fig 6 utøves krefter (Fa og Fb) på det femte magnetlegeme 240 av det fjerde magnetlegeme 235 og det sjette magnetlegeme 245. Krefter (Fc og Fd) utøves på det andre magnetlegeme 220 av det første magnetlegeme 215 og det tredje magnetlegeme 225.

Anmerkning: Positiv X er mot høyre.

Fig 7 er en graf som viser forskyvningen fra hvile basert på en aksial belastning utøvet på akselen 205. Som vist er akselen 205 i et punkt 260 (for eksempel null forskyvning) når en aksial belastning på ca. 34 kg utøves på akselen 205. Med andre ord må en aksial belastning utøves på akselen 205 for å plassere akselen 205 i punktet 260. Et symmetrisk arrangement rundt punktet 260 forekommer når magnetlegemene 215, 220, 225, 235, 240, 245 har den samme magnetiske styrke på grunn av tilsvarende volum, indre sammensetning og tetthet av magnetisk materiale. For eksempel krever akselen 205 som har en 0,12 forskyvning i + X-retningen en aksial kraft på ca. 43 kg (se punkt 230), og akselen som har en 0,12 forskyvning i - X retningen en aksial kraft på ca. 43 kg (se punkt 255). Derved har den magnetiske opphengningsanordningen 200 det samme beteende i - X retningen og +X- retningen for den samme forskyvning i forhold til punktet 260. På denne måte kan den magnetiske opphengningsanordning 200 utformes til å nødvendiggjøre en minstebelastning for første bevegelse, men har lik kraftforskyvningsforhold i hver retning. Fig 8 er et riss som viser et kraftdiagram for en magnetisk opphengningsanordning 300 ifølge oppfinnelsen. Den magnetiske opphengningsanordning 300 er utformet for å ha en asymmetrisk mekanisk respons. Som vist omfatter anordningen 300 en første gruppe av magnetlegemer som omfatter første, andre og tredje magnetlegemer 315, 320, 325 på en side av akselen 305 og en andre gruppe magnetlegemer som omfatter fjerde, femte og sjette magnetlegemer 335, 340, 345 på den annen side. Akselen 305 er utformet for å rotere i forhold til et hus 310. Akselen 305 er understøttet radialt av lagre (ikke vist) og aksialt understøttet av magnetlegemene 315, 320, 325, 335, 340, 345.

Som vist er magnetlegemene 320, 340 festet til huset 310, og magnetlegemene 315, 325, 335, 345 er festet til akselen 305. I en annen utførelsesform er magnetlegemene 320, 340 festet til akselen 305, og magnetlegemene 315, 325, 335, 345 er festet til huset 310.

Magnetlegemene 315, 320, 325, 335, 340, 345 er anordnet slik at de magnetiske poler på tilgrensende magnetlegemer er de samme. Derved utøves repulsjonskrefter (Fa og Fb) på det femte magnetlegeme 340 av det fjerde magnetlegeme 335 og det sjette magnetlegeme 345, og repulsjonskrefter (Fc og Fd) utøves på det andre magnetlegeme 320 av det første magnetlegeme 315 og det tredje magnetlegeme 325. Som vist er det tredje magnetlegeme 325 og det sjette magnetlegeme 345 større enn de øvrige magnetlegemer og har derfor en større magnetisk styrke. I en utførelsesform er det tredje magnetlegeme 325 og det sjette magnetlegeme 345 to ganger så store som de øvrige magnetlegemer.

Anmerkning: Positiv X er mot høyre.

Avstanden d1 mellom magnetlegemer av samme størrelse (for eksempel første magnetlegeme 315 og andre magnetlegeme 320) er ikke lik avstanden d2 mellom magnetlegemer av forskjellig størrelse (for eksempel andre magnetlegeme 320 og tredje magnetlegeme 325) på grunn av ulik styrke hos magnetlegemene. I en annen utførelsesform er det første magnetlegeme 315 og det fjerde magnetlegeme 335 større enn de øvrige magnetlegemer og har derfor en større magnetisk styrke.

Den magnetiske opphengningsanordning 300 med den asymmetriske mekaniske respons kan oppnås ved å variere den magnetiske styrke hos spesifikke magnetlegemer i den magnetiske opphengningsanordning 300.

Dette kan oppnås ved å øke magnetlegemets volum, ved forandring av dets indre sammensetning eller tetthet av magnetisk materiale. Som vist i fig 8 og 9 kan ved dobling av styrken det lengst venstre ledemagnetlegeme (for eksempel magnetlegemene 325, 345) på begge sider av akselen 305 belastningskraften økes i en retning, men ikke den motsatte. I dette eksempel kan anordningen understøtte belastninger på opp til ca. 54 kg i - X- retningen og bare 34 kg i + X- retningen. Dette trekk kan være meget nyttig i anvendelser hvor belastningen er asymmetrisk eller når vekten på konstruksjonen må adderes til de dynamiske belastninger som forventes. Faktisk kan ved å variere de forskjellige magnetiske komponenter og deres relative avstand opphengningen fininnstilles for en spesiell anvendelse.

Fig 9 er en graf som viser forskyvningen fra hvile basert på en aksial belastning utøvet på akselen 305. Linjen 330 viser akselen 305 i hvilestilling når ingen aksial belastning utøves på akselen 305. Som vist i grafen er akselen 305 sentralisert i et stabilt, balansert system ved null aksial belastning og ca. 1,3 mm forskyvning i +X-retningen. Årsaken til at akselen 305 er sentralisert ved ca. 1,3 mm forskyvning i +X-retningen er på grunn av at repulsjonskreftene Fa, Fc for de (større) magnetlegemer henholdsvis 345, 325 er større enn repulsjonskreftene Fb, Fd for de (mindre)

magnetlegemer henholdsvis 335, 315. Som også vist i grafen er det nødvendig med en større kraft for å forskyve akselen 305 i -X- retningen enn i +X- retningen for den samme forskyvning. For eksempel krever akselen som har en 0,125 forskyvning i -X-retningen en aksial kraft på ca. 34 kg (se punkt 365), og akselen 305 som har en 0,125 forskyvning i +X-retningen krever en aksial kraft (i en retning motsatt pilen for aksial belastning) på ca. 17 kg (se punkt 360). Derved har den magnetiske opphengningsanordning 300 forskjellig beteende i -X-retningen og +X-retningen for den samme grad av forskyvning.

Fig 10 er et riss som viser et kraftdiagram for en magnetisk opphengningsanordning 400 ifølge oppfinnelsen. Som vist omfatter anordningen 400 en første gruppe magnetlegemer som omfatter første, andre, tredje og fjerde magnetlegemer 415, 420, 425, 430 på en side av akselen 405 og en andre gruppe magnetlegemer som omfatter femte, sjette, syvende og åttende magnetlegemer 435, 440, 445, 450 på den annen side. Akselen 405 er innrettet til å rotere i forhold til et hus 410. Akselen 405 er radialt understøttet av lagre (ikke vist) og aksialt understøttet av magnetlegemene 415, 420, 425, 430, 435, 440, 445, 450. Som vist er magnetlegemene 415, 425, 435 og 445 festet til huset 410, og magnetlegemene 420, 430, 440, 450 er festet til akselen 405. I en annen utførelsesform er magnetlegemene 415, 425, 435 og 445 festet til akselen 405, og magnetlegemene 420, 430, 440, 450 er festet til huset 410.

Magnetlegemene er symmetriske og kan være innrettet til å ha både tiltreknings-krefter og repulsjonskrefter. Kreftene vil bli forklart i forbindelse med den første magnetgruppe som består av de første, andre, tredje og fjerde magnetlegemer 415, 420, 425, 430. Det skal forstås at kreftene på den andre magnetgruppe som består av de femte, sjette, syvende og åttende magnetlegemer 435, 440, 445, 450 vil være de samme. Som vist er kreftene Fd, Fe, og Ff repulsjonskrefter på grunn av at nabomagnetlegemer har den samme polaritet (for eksempel N/N eller S/S). I tillegg til de respektive polariteter er det første magnetlegeme 415 og det fjerde magnetlegeme 430 større enn det andre magnetlegeme 420 og det tredje magnetlegeme 435, noe som resulterer i ulike krefter mellom magnetlegemene.

Fig 11 er en graf som viser forskyvningen fra hvilestilling basert på en aksial belastning utøvet på akselen 405. En linje 460 viser akselen 405 i hvilestilling når ingen aksial belastning utøves på akselen 405. Som vist i grafen er akselen 405 forskjøvet ca 3 mm i +X- retningen når akselen er i et stabilt balansert system med null aksial belastning. Årsaken til at akselen 405 er sentralisert på ca. 3 mm i X-retningen er på grunn av repulsjonskraften Fd og tiltrekningskraften Ff er større enn repulsjonskraften Fe. Som også vist i grafen kreves det en større kraft for å forskyve akselen 405 i -X- retningen enn i +X-retningen for den samme forskyvning. For eksempel krever akselen som har en 0,17 forskyvning i -X-retningen en aksial kraft på ca. 91 kg (se punkt 475), og akselen 405 som har en 0,17 forskyvning i +X-retningen krever en aksial kraft (i en retning motsatt pilen for aksial belastning) på ca. 13,6 kg (se punkt 470).

Derved har den magnetiske opphengningsanordning 400 forskjellig forskyvnings-beteende i -X-retningen og +X-retningen for den samme størrelse på forskyvning.

I noen anvendelser vil begrensningen av plass for magnetisk materiale og de spesielle krav til belastning bare bli tilfredsstilt ved økning av antallet magnetlegemer i opphengningssystemet. Fig 10 og 11 viser en matematisk modell for en magnetisk opphengningsanordning 400 med fire magnetiske masser (på hver side), med størrelse og adskilt for å frembringe et stort asymmetrisk belastningslager for en anvendelse hvor der er utilstrekkelig rom for et eneste stort magnetlegeme. I eksemplene anvendes det magnetlegemer med 2X styrke som ytre legemer i asymmetriske grupper (for eksempel den første gruppe og den andre gruppe). Det resulterende beteende gir en belastningsrespons som er større enn 4:1 i aksial retningen.

Fig 12 er et riss som viser en magnetisk opphengningsanordning 500 ifølge oppfinnelsen. Anordningen 500 omfatter en aksel 505 som er anordnet inne i et hus 510. Tilsvarende til andre utførelsesformer er akselen 505 innrettet til å rotere i forhold til huset 510. Akselen 505 er radialt understøttet av lagre (ikke vist) og aksialt understøttet av en symmetrisk gruppe av magnetlegemer 515, 520, 525, 530, 535. Som vist er magnetlegemene anordnet på en alternerende måte, slik at nabomagnetlegemer er festet til huset 510 (eller akselen 505). For eksempel er magnetlegemet 515 festet til huset 510 og nabomagnetlegemet 520 er festet til akselen 505 og så videre. I tillegg har magnetlegemene 515, 520, 525, 530, 535 samme avstand i forhold til hverandre, og magnetlegemene 515, 520, 525, 530, 535 har samme størrelse. I en utførelsesform er nabomagnetlegemene anordnet med den samme polaritet slik at akselen 505 er sentralisert i huset 510 (tilsvarende til fig 3). I en annen utførelsesform har nabomagnetlegemene motsatt polaritet slik at akselen 505 er forskjøvet til den ene side i huset 510 (tilsvarende til fig 6). I en ytterligere utførelsesform har nabomagnetlegemene alternerende polaritet. Med andre ord vil magnetiske retninger, styrke og mellomrom bli valgt for å oppnå den ønskede respons hos akselen.

I en utførelsesform er det frembrakt et magnetisk opphengningssystem for understøttelse av en aksel i et hus. Det magnetiske opphengningssystem omfatter en gruppe magnetlegemer som er plassert mellom akselen og huset. Gruppen av magnetlegemer omfatter et første magnetlegeme, et andre magnetlegeme og et tredje magnetlegeme, hvor det første magnetlegeme og det andre magnetlegeme genererer en første kraft som er stort sett parallell med akselens lengdeakse, og det andre magnetlegeme og det tredje magnetlegeme genererer en andre kraft som er stort sett parallell med akselens lengdeakse. Den første kraft og den andre kraft er utformet til å posisjonere akselen aksialt inne i huset.

Ifølge oppfinnelsen er det også frembrakt en fremgangsmåte for understøttelse av en aksel langs en lengdeakse i et hus. Fremgangsmåten omfatter valg av en aksial posisjon for akselen inne i huset. Fremgangsmåten omfatter dessuten valg av en gruppe magnetlegemer basert på den valgte aksiale posisjon. I tillegg omfatter fremgangsmåten posisjonering av gruppen av magnetlegemer mellom akselen og huset, slik at en første kraft og en andre kraft genereres i gruppen av magnetlegemer som er innrettet til å posisjonere akselen i den aksiale posisjon inne i huset.

Ifølge oppfinnelsen er det også frembrakt et opphengningssystem for understøttelse av en aksel i et hus. Systemet omfatter en første gruppe magnetlegemer anordnet mellom akselen og huset i en ende av akselen. Systemet omfatter dessuten en andre gruppe magnetlegemer anordnet mellom akselen og huset i en annen ende av akselen, hvor den første gruppe magnetlegemer genererer første og andre krefter og den andre gruppe av magnetlegemer genererer tredje og fjerde krefter og hvor kreftene er utformet til å posisjonere akselen aksialt inne i huset.

Selv om det foregående er rettet mot utførelsesformer av oppfinnelsen kan andre og ytterligere utførelsesformer av oppfinnelsen tenkes ut uten å avvike fra dens grunnleggende ramme, og rammen for den er bestemt av de etterfølgende patentkrav.

Claims

1. Magnetisk opphengningssystem for understøttelse av en aksel i et hus, hvor systemet omfatter: - en gruppe magnetlegemer som er anordnet mellom akselen og huset og hvor gruppen av magnetlegemer omfatter et første magnetlegeme, et andre magnetlegeme og et tredje magnetlegeme, karakterisert vedat det første magnetlegeme og det andre magnetlegeme genererer en første kraft som er stort sett parallell med akselens lengdeakse og det andre magnetlegeme og det tredje magnetlegeme genererer en andre kraft som er stort sett parallell med akselens lengdeakse, - at den første kraft og den andre kraft er innrettet til å posisjonere akselen aksialt inne i huset, samt - at den første kraft er i en første aksial retning og den andre kraft er i en andre aksial retning som er motsatt den første aksial retning, og de første og andre krefter er ulike, noe som gjør det mulig for akselen å bære en første belastning i den første aksiale retning som er større enn en andre belastning i den andre aksiale retning.

2. Magnetisk opphengningssystem i samsvar med krav 1, karakterisert vedat det første magnetlegeme og det tredje magnetlegeme er festet til huset, og at det andre magnetlegeme er festet til akselen.

3. Magnetisk opphengningssystem i samsvar med krav 3, karakterisert vedat det andre magnetlegeme er anordnet mellom det første magnetlegeme og det tredje magnetlegeme.

4. Magnetisk opphengningssystem i samsvar med krav 1, karakterisert vedat de første og andre krefter bevirker at akselen blir forskjøvet inne i huset.

5. Magnetisk opphengningssystem i samsvar med krav 1, karakterisert vedat det tredje magnetlegeme er to ganger størrelsen av enten det første magnetlegeme eller det andre magnetlegeme.

6. Magnetisk opphengningssystem i samsvar med krav 5, karakterisert vedat en avstand mellom det tredje magnetlegeme og det andre magnetlegeme er større enn en avstand mellom det andre magnetlegeme og det første magnetlegeme.

7. Magnetisk opphengningssystem i samsvar med krav 1, karakterisert vedat det dessuten omfatter en andre gruppe magnetlegemer anordnet mellom akselen og huset, hvor den andre gruppe magnetlegemer omfatter et fjerde magnetlegeme, et femte magnetlegeme og et sjette magnetlegeme.

8. Magnetisk opphengningssystem i samsvar med krav 7, karakterisert vedat gruppen magnetlegemer er anordnet nær en første ende av akselen og den andre gruppe magnetlegemer er anordnet nær en andre ende av akselen.

9. Magnetisk opphengningssystem i samsvar med krav 8, karakterisert vedat det fjerde magnetlegeme og det femte magnetlegeme genererer en tredje kraft som er stort sett parallell med akselens lengdeakse, og at det fjerde magnetlegeme og det sjette magnetlegeme genererer en fjerde kraft som er stort sett parallell med akselens lengdeakse.

10. Magnetisk opphengningssystem i samsvar med krav 9, karakterisert vedat den første kraft og den tredje kraft er i den første aksiale retning, og at den andre kraft og den fjerde kraft er i den andre aksiale retning, noe som forårsaker at akselen blir forskjøvet inne i huset.

11. Fremgangsmåte for understørrelse av en aksel langs en lengdeakse i et hus, hvor fremgangsmåten omfatter: - at en aksial posisjon for akselen i huset velges, og at det velges en gruppe magnetlegemer basert på den valgte aksiale posisjon, karakterisert vedat gruppen av magnetlegemer plasseres mellom akselen og huset, slik at det i gruppen av magnetlegemer genereres en første kraft og en andre kraft som er utformet til å posisjonere akselen i den aksiale posisjon i huset, hvor den første kraft er i en første aksial retning og den andre kraft er i en aksial retning som er motsatt den første aksiale retning og den første og den andre aksiale retning er ulike, og - at det understøttes en første belastning som utøves på akselen i den første aksiale retning som er større enn en andre belastning utøvet på akselen i den andre aksiale retning.

12. Fremgangsmåte i samsvar med krav 11,karakterisert vedat gruppen magnetlegemer omfatter et første magnetlegeme, et andre magnetlegeme og et tredje magnetlegeme.

13. Fremgangsmåte i samsvar med krav 12,karakterisert vedat den dessuten omfatter festing av det første magnetlegeme og det tredje magnetlegeme til huset og det andre magnetlegeme til akselen.

14. Fremgangsmåte i samsvar med krav 12,karakterisert vedat det andre magnetlegeme plasseres mellom det første magnetlegeme og det tredje magnetlegeme.

15. Fremgangsmåte i samsvar med krav 11,karakterisert vedat valget av gruppen av magnetlegemer omfatter valg av tetthet av magnetisk materiale for hvert magnetlegeme.

16. Fremgangsmåte i samsvar med krav 11,karakterisert vedat valget av gruppen magnetlegemer omfatter valg av avstand mellom magnetlegemene i gruppen av magnetlegemer.

17. Opphengningssystem for understøttelse av en aksel i et hus,karakterisert vedat systemet omfatter: - en første gruppe magnetlegemer anbrakt mellom akselen og huset i en ende av akselen, og - en andre gruppe magnetlegemer anbrakt mellom akselen og huset i en annen ende av akselen, hvor den første gruppe magnetlegemer genererer første og andre krefter og den andre gruppe magnetlegemer genererer tredje og fjerde krefter som er forskjellige fra de første og andre krefter, og hvor kreftene er innrettet til å posisjonere akselen aksialt mot en side av huset.

18. System i samsvar med krav 17,karakterisert vedat hver gruppe magnetlegemer omfatter minst tre magnetlegemer.