永久磁石、及び永久磁石を備えたピボット軸受
N極とS極とを有する、永久磁石材料より成る磁石ボディと、強磁性の材料より成る周壁(6,7,10,12)とを備えた永久磁石(5,11,13)であって、前記磁石ボディが、互いに向き合う端部に第1の極面及び第2の極面を有し、かつ該第1の極面と第2の極面との間に外周面を有しており、前記周壁(6,7,10,12)が、前記第1の極面の領域における部分領域を除いて前記磁石ボディを包囲している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、請求項1記載の永久磁石、及びこのような永久磁石を複数個備えた、請求項23記載の電磁式ピボット軸受に関する。ピボット軸受、及びこのピボット軸受のために適した永久磁石は、例えばドイツ連邦共和国実用新案登録第202005020288号明細書により公知である。この公知の明細書には、永久磁石式の無接触の半径方向回転クラッチ(Radialdrehkupplung)について開示されている。この半径方向回転クラッチは、同軸的に配置された半径方向内側の機構と、半径方向外側の機構とを有していて、これらの機構がそれぞれ複数の磁石セットを備えている。半径方向内側の機構の磁石と、半径方向外側の機構の磁石とは、これらの磁石間においてそれぞれ1対で磁気的な引張力を有するトルクを伝達するように接続されている。
【0002】
ドイツ連邦共和国実用新案登録第29922073号明細書によれば、同じ極性で磁気化された凹状の構造及び凸状の構造を有する無接触の磁気軸受システムについて開示されており、これらの凹状の構造と凸状の構造とは、互いに近接して設けられているか若しくは互いに嵌め込まれているが、磁界によって互いに作用し合って、互いに接触しないようになっている。
【0003】
特に大型のラジアル軸受、つまり例えば500mm以上の直径を有する軸受は、しばしば、特に過酷な条件下つまり、負荷の程度、汚れ、保守及び修理、並びに耐用年数に関して過酷な条件下で作業する建設機械に使用される。このような分野には、高いプリロード(予備荷重)及び相応に高い摩擦力を有する転がり軸受が使用される。
【0004】
永久磁石を有する本発明による軸受は、このような問題を最小化するものでなければならない。
【0005】
この課題は、独立請求項に記載された特徴を実現することによって解決される。本発明による選択的、かつ有利な形式の実施態様は、従属請求項に記載されている。
【0006】
本発明は、N極とS極とを有する永久磁石材料より成る磁石ボディと、強磁性の材料より成る周壁とを備えた永久磁石であって、前記磁石ボディが、互いに向き合う端部に第1の極面及び第2の極面と、該第1の極面と第2の極面との間の外周面とを有しており、前記周壁が、前記第1の極面の領域における部分領域を除いて前記磁石ボディを包囲している。強磁性の材料より成る周壁によって、部分領域の受容部を有する磁石ボディは、第1の極面の領域における部分領域を除いて包囲されている。特に、周壁は、第1の極面を部分的に包囲しているので、周壁によって包囲されない自由な極面が残存する。
【0007】
このような永久磁石は、本発明によるピボット軸受において、内レースの半径方向外方に整列配置された自由な極面を有する、第1の複数の永久磁石として使用される。付加的に、外レースの半径方向内方に整列配置された自由な極面を有する、このような第2の複数の永久磁石が設けられている。この場合、内レースと外レースとは、互いに同心的に配置されていて、永久磁石は内レースにおいて、互いに直接的に隣接し合う2つの永久磁石の自由な極面が互いに直接向き合わないように、配置されており、外レースにおける永久磁石は、互いに直接的に隣接し合う2つの永久磁石の自由な極面が互いに直接向き合わないように、配置されており、この場合、外レースに設けられた永久磁石に直接向き合う、内レースに設けられた永久磁石が、自由な極面及び包囲された極面の配置に関連して点対称で配置されている。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】外レース及び内レースを備えたピボット軸受の概略図である。
【図1a】図1に示したピボット軸受の拡大した部分断面図である。
【図2】棒磁石5とハウジング部分6,7とから成る、組合せ式の機能ユニットを示す概略図である。
【図3】機能ユニットの個別部材10,11,12を示す分解図である。
【図4】極面上にオフセットを有する棒磁石の概略図である。
【図5】単極の作用原理を示す概略図である。
【図5a】一般的な磁界を示す概略図である。
【図6】図6、図6a、図6b、図6c、図6dは、極面(プラス極/マイナス極)領域における種々異なる棒磁石の幾何学的形状を示す概略図である。
【0009】
本発明によれば、永久磁石の可能な磁界を、極面(プラス極又はマイナス極)上に種々異なる磁界が作用するように調整することができる。従って、作用磁界への入口と作用磁界からの出口との間に圧力差が発生する。この圧力差は、電磁軸受のための図1、図1aに示した優先的な回転方向を得るために、望まれている。
【0010】
外レース1及び内レース2内に、極性の同じ磁石ユニット3,4が配置されていて、磁石ユニットの調整された面が、回転方向でまず互いに入り込むように配置されている。極面内の圧力差は、優先方向を生ぜしめる。回転方向(優先方向)とは逆方向に、自然の回転ロック又は戻り止めが形成される。
【0011】
この場合、個別の永久磁石は、内レース2及び外レース1上に、周方向で互いに同じ間隔を保って配置されており、この場合、内レース2内の永久磁石の数は、外レース1内の永久磁石の数で同じであるか又は異なっていてよい。永久磁石を、内レース及び外レースの半径方向に対して鋭角に配置してもよい。
【0012】
この磁力は、主に、2つの磁石システム3,4の互いの侵入角度及び退出角度、並びに図5に示した磁界ガイドの調整に基づいている。また、前もって調整されたギャップ寸法にも基づいている。このギャプ寸法は、2つの開放した磁界16間で調節され、ダイナミックなモーメント及び回転数に関連して算出する必要がある。
【0013】
この永久磁石は、直径が500mm以上、最大回転数が50回転/分に設計された、図1に示されたような永久磁石式のラジアル−大型軸受のために使用される。このようなラジアル−大型軸受としては、より高いプリロード(予備荷重)及び相応に高い半径方向力を有するその他の転がり軸受けも含まれる。
【0014】
従来の軸受とは異なり、本発明による純粋に無接触な磁気軸受は、摩擦力を生じることがない。回転方向における伝達モーメントの損失(ロス)はまったくない。この軸受は完全にメンテナンスフリーであり、また、一般的な汚れの影響を受けにくい。必要であれば、このような軸受の耐用年数を、700000作業時間に設計することができる。さらにまた、従来の転がり軸受と比較して、構造的な大きさが同じであるにも拘わらず、費用が安価である、という利点を有している。
【0015】
この軸受は、上部構造又は下部構造の機械に、並びに周囲の変化(無菌室条件)に対する特別な要求が課せられているすべてのものに使用することができる。
【0016】
磁界を調整するために、図4に例示された磁石13が、強磁性材料より成る、幾何学的に特別に処理されたハウジング10,12によって被覆されている。この材料は、非常に特殊な物理的特性を備えている。この材料は、純粋な形で又は合金として使用される高い導磁性を有する材料である。この材料の特別な物理的特性とは、非常に高い磁気飽和誘導値≧2テスラ(Tesla)、非常に低い保磁力及び残留磁気及び非常に高い導磁率である。被覆部は、1.2テスラよりも大きい、有利には1.3乃至2.5テスラの範囲内の磁気飽和値を有している。材料に関連して、被覆部若しくはハウジング6,7,10,12は、純鉄又は純鉄を含有する合金より成っている。
【0017】
このボディ17は、所属の磁界ガイドと共に図5に示されていて、入口側において面取り部又は丸味部によって、起立した壁部から水平な壁部(この水平な壁部状に磁石の極上が直接載っている)への移行部を成す、閉じたボディを形成するように加工されている。領域9(この領域9から永久磁界がプラスからマイナスへ逆転する)において、ボディは全面的に閉じられていて、極領域内における磁界がほぼニュートラル<10mTとなるような高質量(材料)で構成されている。
【0018】
材料の高誘導性を有効に利用できるようにするために、磁石と材料ガイドとの間のすべての面を微細加工し、完全な接触が得られるようにする必要がある。
【0019】
システムの最も重要な面は、図4に示された極面14,15及び、その幾何学的な形状である。このことは、図5に示された磁界ガイド体17にも、また図4に示された棒磁石にもあてはまる。
【0020】
図4に示された棒磁石のベースボディは、最大可能な体積=最大磁界が得られるように、構成されている。極面=作用面14において調整された磁界の領域内で、磁石は極面上でオフセットを有している。このオフセットは、磁石の極面の形状(円形又は4角形)とは無関係に、オフセットの高さが、新たな極面がオフセット内において処理されていない面と同じ極性を有するように、構成されている。磁界ガイドを最適化するために、相応の曲率半径15又はその他の幾何学形状(図6〜図6d参照)を有するオフセット段が形成される。
【0021】
磁石ボディは、本発明に従って種々異なる幾何学形状を有しており、例えば棒状、円板状又は4角形であってよい。この場合、横断面は例えば長方形、3角形又は台形であってよい。有利な形式で真っ直ぐに延びる端面はフラット(扁平)に構成されている。
【0022】
1実施例によれば、第1の極面14は、上段面及び下段面と、この上段面と下段面との間に配置された段部移行面とを備えた段部を有しており、この場合、上段面は自由な(露出した)極面によって形成されている。
【0023】
段移行面と下段面との間の移行部は、この移行部が横断面で見てL字形に構成される。下段面と外周面との間の移行部も、少なくとも移行面とは反対側の、下段面19,20の側が面取りされているか又は丸味を付けられている。
【0024】
別の実施例では、下段面21と外周面との間の移行部が、少なくとも移行面とは反対側の下段面の側が凹状に構成されている。
【0025】
下段面23と外周面との間の移行部は、少なくとも移行面とは反対側の、下段面の側が面取りされているか又は丸味を付けられているか又は、面取りされかつ丸味を付けられている。
【0026】
ハウジングの極カバー面のオフセット領域は、永久磁界に関連した、カバーの壁部の厚み、つまり磁気化強さ[残留する磁界(残留磁界)と引っ張り力(磁界ガイドハウジングの保持力)との間の体積]、すなわち互いに向き合って作用する機能ユニット3,4間のハウジング質量が、作用面の領域内のハウジング周壁の引っ張り力と残留磁界の残留衝突力との間で、図5に示したカバー面(単極の作用として)に亘って釣り合いを保つように構成されている。
【0027】
この調整が正しく構成されていれば、互いに向き合って作用するように配置された同極の2つの永久磁界は、同極の衝突し合う磁石対がこのような特別な調整無しで可能であるよりも僅かな力を加えるだけで、互いに入り込み合うことができる。これによって、支持磁界(Tragfeld)=磁石軸受の衝突する磁力内で正確に、規定しようとする差が生じるので、回転方向の優先方向を規定可能、かつ測定技術的に調整可能である。
【0028】
磁界ガイド体の側壁は、作用面と同じ極性において相応の残留磁界が生じるように、寸法設計することができる。この磁界ガイド体の側壁の寸法は、磁界9の逆転ポイントの範囲内まで、作用面と同じ極性において相応の残留磁界が生じるように、構成されている。側壁内で、側壁の面の突起部は回転方向に突き出している。これによって、追加的に優先方向を決定することができる。
【0029】
図5に示されているように、棒磁石9の極逆転範囲内において、磁界ガイドは完全にボディ内に入っている。壁厚は、ボディの外側面において磁気的に中立な磁界<10mTが生じるように大きくされている。ハウジング壁部に対して約8mmの間隔を保って、有効磁界は中立である。
【0030】
ハウジング6の底部は、磁界が中立であって、全体的に磁石システムを固定し、かつ取り付けるために必要な孔又はその他の固定手段が得られ、しかも本来の機能に影響を及ぼすことがないように、寸法設計されている。
【0031】
閉鎖カバー7,12は、磁界ガイド体6,10と同じ材料より構成されている。閉鎖カバー7,12は磁界の逆転ポイント9の領域を閉鎖する。図2には、閉鎖カバーの大きさ及び固定形式が示されている。
【0032】
作用原理は図2に示されている。これらの機能ユニットは、磁界の作用方向及び磁界強さを正確に調整することができる単極の磁界を発生させる。磁界ガイドボディの特別な構成によって、初期の磁界18は、自由に開放した極面16及びひいては正確に規定された作用方向内でのみ得られる。残留磁界は、磁界ガイド体6,7の壁部内で、全磁界の安定性が変化しないか又は弱められることがないように、構成され、ガイドされ、かつ完全に得られる17。これは、磁石の機能及び磁界のための前提である。
【0033】
この場合、周壁なしの部分領域は、磁石ボディの表面の4%と40%との間である。本発明によれば、周壁10は、第1の極面14の領域内で、その他の領域よりも薄く構成することが可能である。
【0034】
周壁10は、この周壁2が第2の極面を越えて延在し、永久磁石のための固定装置として用いられるように、構成してもよい。
【0035】
1実施例では、磁石ボディの第1の極面は、横断面で見て、直線とは異なる輪郭形状を有していて、第1の極面14を部分的にカバーする周壁10と自由な極面とが、真っ直ぐな端面を形成しており、この場合、端面は扁平であってよい。第1の周壁10は、極面14を部分的に覆っているので、周壁によって覆われていない自由な極面が残存する。しかも周壁10は、第1の極面14の領域が、その他の領域におけるよりも薄く構成され得る。
【0036】
この実施例の別の変化例によれば、第1の極面14が、上段面と下段面と、この上段面と下段面との間に配置された段移行面とを備えた段部を有していて、上段面が自由な極面によって形成されている。この場合、段移行面と下段面との間の移行部は、横断面で見て
L字形であってよい。
【0037】
同様に、自由な極面と段移行面との間の移行部は、横断面で見てL字形、特に直角であってよい。
【0038】
渦巻き磁界:ハウジング底部の領域内、つまり閉じたハウジング6,7内において、磁気化強さに関連して磁界ガイド若しくは壁厚が、磁界が材料内に完全に補足され、外部に向かって磁気的に中立に延在する程度の大きさに構成されている。それによって、妨害となる交番磁界又は、磁石軸受の機能に影響を及ぼすような圧縮された渦巻き磁界が発生することはない。さらにまた、このような構成によって、すべての重要な構造材料は、永久磁界の影響を受ける危険性なしに、軸受の静力学的な構造部の領域内に嵌め込むことができる。
【技術分野】
【0001】
本発明は、請求項1記載の永久磁石、及びこのような永久磁石を複数個備えた、請求項23記載の電磁式ピボット軸受に関する。ピボット軸受、及びこのピボット軸受のために適した永久磁石は、例えばドイツ連邦共和国実用新案登録第202005020288号明細書により公知である。この公知の明細書には、永久磁石式の無接触の半径方向回転クラッチ(Radialdrehkupplung)について開示されている。この半径方向回転クラッチは、同軸的に配置された半径方向内側の機構と、半径方向外側の機構とを有していて、これらの機構がそれぞれ複数の磁石セットを備えている。半径方向内側の機構の磁石と、半径方向外側の機構の磁石とは、これらの磁石間においてそれぞれ1対で磁気的な引張力を有するトルクを伝達するように接続されている。
【0002】
ドイツ連邦共和国実用新案登録第29922073号明細書によれば、同じ極性で磁気化された凹状の構造及び凸状の構造を有する無接触の磁気軸受システムについて開示されており、これらの凹状の構造と凸状の構造とは、互いに近接して設けられているか若しくは互いに嵌め込まれているが、磁界によって互いに作用し合って、互いに接触しないようになっている。
【0003】
特に大型のラジアル軸受、つまり例えば500mm以上の直径を有する軸受は、しばしば、特に過酷な条件下つまり、負荷の程度、汚れ、保守及び修理、並びに耐用年数に関して過酷な条件下で作業する建設機械に使用される。このような分野には、高いプリロード(予備荷重)及び相応に高い摩擦力を有する転がり軸受が使用される。
【0004】
永久磁石を有する本発明による軸受は、このような問題を最小化するものでなければならない。
【0005】
この課題は、独立請求項に記載された特徴を実現することによって解決される。本発明による選択的、かつ有利な形式の実施態様は、従属請求項に記載されている。
【0006】
本発明は、N極とS極とを有する永久磁石材料より成る磁石ボディと、強磁性の材料より成る周壁とを備えた永久磁石であって、前記磁石ボディが、互いに向き合う端部に第1の極面及び第2の極面と、該第1の極面と第2の極面との間の外周面とを有しており、前記周壁が、前記第1の極面の領域における部分領域を除いて前記磁石ボディを包囲している。強磁性の材料より成る周壁によって、部分領域の受容部を有する磁石ボディは、第1の極面の領域における部分領域を除いて包囲されている。特に、周壁は、第1の極面を部分的に包囲しているので、周壁によって包囲されない自由な極面が残存する。
【0007】
このような永久磁石は、本発明によるピボット軸受において、内レースの半径方向外方に整列配置された自由な極面を有する、第1の複数の永久磁石として使用される。付加的に、外レースの半径方向内方に整列配置された自由な極面を有する、このような第2の複数の永久磁石が設けられている。この場合、内レースと外レースとは、互いに同心的に配置されていて、永久磁石は内レースにおいて、互いに直接的に隣接し合う2つの永久磁石の自由な極面が互いに直接向き合わないように、配置されており、外レースにおける永久磁石は、互いに直接的に隣接し合う2つの永久磁石の自由な極面が互いに直接向き合わないように、配置されており、この場合、外レースに設けられた永久磁石に直接向き合う、内レースに設けられた永久磁石が、自由な極面及び包囲された極面の配置に関連して点対称で配置されている。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】外レース及び内レースを備えたピボット軸受の概略図である。
【図1a】図1に示したピボット軸受の拡大した部分断面図である。
【図2】棒磁石5とハウジング部分6,7とから成る、組合せ式の機能ユニットを示す概略図である。
【図3】機能ユニットの個別部材10,11,12を示す分解図である。
【図4】極面上にオフセットを有する棒磁石の概略図である。
【図5】単極の作用原理を示す概略図である。
【図5a】一般的な磁界を示す概略図である。
【図6】図6、図6a、図6b、図6c、図6dは、極面(プラス極/マイナス極)領域における種々異なる棒磁石の幾何学的形状を示す概略図である。
【0009】
本発明によれば、永久磁石の可能な磁界を、極面(プラス極又はマイナス極)上に種々異なる磁界が作用するように調整することができる。従って、作用磁界への入口と作用磁界からの出口との間に圧力差が発生する。この圧力差は、電磁軸受のための図1、図1aに示した優先的な回転方向を得るために、望まれている。
【0010】
外レース1及び内レース2内に、極性の同じ磁石ユニット3,4が配置されていて、磁石ユニットの調整された面が、回転方向でまず互いに入り込むように配置されている。極面内の圧力差は、優先方向を生ぜしめる。回転方向(優先方向)とは逆方向に、自然の回転ロック又は戻り止めが形成される。
【0011】
この場合、個別の永久磁石は、内レース2及び外レース1上に、周方向で互いに同じ間隔を保って配置されており、この場合、内レース2内の永久磁石の数は、外レース1内の永久磁石の数で同じであるか又は異なっていてよい。永久磁石を、内レース及び外レースの半径方向に対して鋭角に配置してもよい。
【0012】
この磁力は、主に、2つの磁石システム3,4の互いの侵入角度及び退出角度、並びに図5に示した磁界ガイドの調整に基づいている。また、前もって調整されたギャップ寸法にも基づいている。このギャプ寸法は、2つの開放した磁界16間で調節され、ダイナミックなモーメント及び回転数に関連して算出する必要がある。
【0013】
この永久磁石は、直径が500mm以上、最大回転数が50回転/分に設計された、図1に示されたような永久磁石式のラジアル−大型軸受のために使用される。このようなラジアル−大型軸受としては、より高いプリロード(予備荷重)及び相応に高い半径方向力を有するその他の転がり軸受けも含まれる。
【0014】
従来の軸受とは異なり、本発明による純粋に無接触な磁気軸受は、摩擦力を生じることがない。回転方向における伝達モーメントの損失(ロス)はまったくない。この軸受は完全にメンテナンスフリーであり、また、一般的な汚れの影響を受けにくい。必要であれば、このような軸受の耐用年数を、700000作業時間に設計することができる。さらにまた、従来の転がり軸受と比較して、構造的な大きさが同じであるにも拘わらず、費用が安価である、という利点を有している。
【0015】
この軸受は、上部構造又は下部構造の機械に、並びに周囲の変化(無菌室条件)に対する特別な要求が課せられているすべてのものに使用することができる。
【0016】
磁界を調整するために、図4に例示された磁石13が、強磁性材料より成る、幾何学的に特別に処理されたハウジング10,12によって被覆されている。この材料は、非常に特殊な物理的特性を備えている。この材料は、純粋な形で又は合金として使用される高い導磁性を有する材料である。この材料の特別な物理的特性とは、非常に高い磁気飽和誘導値≧2テスラ(Tesla)、非常に低い保磁力及び残留磁気及び非常に高い導磁率である。被覆部は、1.2テスラよりも大きい、有利には1.3乃至2.5テスラの範囲内の磁気飽和値を有している。材料に関連して、被覆部若しくはハウジング6,7,10,12は、純鉄又は純鉄を含有する合金より成っている。
【0017】
このボディ17は、所属の磁界ガイドと共に図5に示されていて、入口側において面取り部又は丸味部によって、起立した壁部から水平な壁部(この水平な壁部状に磁石の極上が直接載っている)への移行部を成す、閉じたボディを形成するように加工されている。領域9(この領域9から永久磁界がプラスからマイナスへ逆転する)において、ボディは全面的に閉じられていて、極領域内における磁界がほぼニュートラル<10mTとなるような高質量(材料)で構成されている。
【0018】
材料の高誘導性を有効に利用できるようにするために、磁石と材料ガイドとの間のすべての面を微細加工し、完全な接触が得られるようにする必要がある。
【0019】
システムの最も重要な面は、図4に示された極面14,15及び、その幾何学的な形状である。このことは、図5に示された磁界ガイド体17にも、また図4に示された棒磁石にもあてはまる。
【0020】
図4に示された棒磁石のベースボディは、最大可能な体積=最大磁界が得られるように、構成されている。極面=作用面14において調整された磁界の領域内で、磁石は極面上でオフセットを有している。このオフセットは、磁石の極面の形状(円形又は4角形)とは無関係に、オフセットの高さが、新たな極面がオフセット内において処理されていない面と同じ極性を有するように、構成されている。磁界ガイドを最適化するために、相応の曲率半径15又はその他の幾何学形状(図6〜図6d参照)を有するオフセット段が形成される。
【0021】
磁石ボディは、本発明に従って種々異なる幾何学形状を有しており、例えば棒状、円板状又は4角形であってよい。この場合、横断面は例えば長方形、3角形又は台形であってよい。有利な形式で真っ直ぐに延びる端面はフラット(扁平)に構成されている。
【0022】
1実施例によれば、第1の極面14は、上段面及び下段面と、この上段面と下段面との間に配置された段部移行面とを備えた段部を有しており、この場合、上段面は自由な(露出した)極面によって形成されている。
【0023】
段移行面と下段面との間の移行部は、この移行部が横断面で見てL字形に構成される。下段面と外周面との間の移行部も、少なくとも移行面とは反対側の、下段面19,20の側が面取りされているか又は丸味を付けられている。
【0024】
別の実施例では、下段面21と外周面との間の移行部が、少なくとも移行面とは反対側の下段面の側が凹状に構成されている。
【0025】
下段面23と外周面との間の移行部は、少なくとも移行面とは反対側の、下段面の側が面取りされているか又は丸味を付けられているか又は、面取りされかつ丸味を付けられている。
【0026】
ハウジングの極カバー面のオフセット領域は、永久磁界に関連した、カバーの壁部の厚み、つまり磁気化強さ[残留する磁界(残留磁界)と引っ張り力(磁界ガイドハウジングの保持力)との間の体積]、すなわち互いに向き合って作用する機能ユニット3,4間のハウジング質量が、作用面の領域内のハウジング周壁の引っ張り力と残留磁界の残留衝突力との間で、図5に示したカバー面(単極の作用として)に亘って釣り合いを保つように構成されている。
【0027】
この調整が正しく構成されていれば、互いに向き合って作用するように配置された同極の2つの永久磁界は、同極の衝突し合う磁石対がこのような特別な調整無しで可能であるよりも僅かな力を加えるだけで、互いに入り込み合うことができる。これによって、支持磁界(Tragfeld)=磁石軸受の衝突する磁力内で正確に、規定しようとする差が生じるので、回転方向の優先方向を規定可能、かつ測定技術的に調整可能である。
【0028】
磁界ガイド体の側壁は、作用面と同じ極性において相応の残留磁界が生じるように、寸法設計することができる。この磁界ガイド体の側壁の寸法は、磁界9の逆転ポイントの範囲内まで、作用面と同じ極性において相応の残留磁界が生じるように、構成されている。側壁内で、側壁の面の突起部は回転方向に突き出している。これによって、追加的に優先方向を決定することができる。
【0029】
図5に示されているように、棒磁石9の極逆転範囲内において、磁界ガイドは完全にボディ内に入っている。壁厚は、ボディの外側面において磁気的に中立な磁界<10mTが生じるように大きくされている。ハウジング壁部に対して約8mmの間隔を保って、有効磁界は中立である。
【0030】
ハウジング6の底部は、磁界が中立であって、全体的に磁石システムを固定し、かつ取り付けるために必要な孔又はその他の固定手段が得られ、しかも本来の機能に影響を及ぼすことがないように、寸法設計されている。
【0031】
閉鎖カバー7,12は、磁界ガイド体6,10と同じ材料より構成されている。閉鎖カバー7,12は磁界の逆転ポイント9の領域を閉鎖する。図2には、閉鎖カバーの大きさ及び固定形式が示されている。
【0032】
作用原理は図2に示されている。これらの機能ユニットは、磁界の作用方向及び磁界強さを正確に調整することができる単極の磁界を発生させる。磁界ガイドボディの特別な構成によって、初期の磁界18は、自由に開放した極面16及びひいては正確に規定された作用方向内でのみ得られる。残留磁界は、磁界ガイド体6,7の壁部内で、全磁界の安定性が変化しないか又は弱められることがないように、構成され、ガイドされ、かつ完全に得られる17。これは、磁石の機能及び磁界のための前提である。
【0033】
この場合、周壁なしの部分領域は、磁石ボディの表面の4%と40%との間である。本発明によれば、周壁10は、第1の極面14の領域内で、その他の領域よりも薄く構成することが可能である。
【0034】
周壁10は、この周壁2が第2の極面を越えて延在し、永久磁石のための固定装置として用いられるように、構成してもよい。
【0035】
1実施例では、磁石ボディの第1の極面は、横断面で見て、直線とは異なる輪郭形状を有していて、第1の極面14を部分的にカバーする周壁10と自由な極面とが、真っ直ぐな端面を形成しており、この場合、端面は扁平であってよい。第1の周壁10は、極面14を部分的に覆っているので、周壁によって覆われていない自由な極面が残存する。しかも周壁10は、第1の極面14の領域が、その他の領域におけるよりも薄く構成され得る。
【0036】
この実施例の別の変化例によれば、第1の極面14が、上段面と下段面と、この上段面と下段面との間に配置された段移行面とを備えた段部を有していて、上段面が自由な極面によって形成されている。この場合、段移行面と下段面との間の移行部は、横断面で見て
L字形であってよい。
【0037】
同様に、自由な極面と段移行面との間の移行部は、横断面で見てL字形、特に直角であってよい。
【0038】
渦巻き磁界:ハウジング底部の領域内、つまり閉じたハウジング6,7内において、磁気化強さに関連して磁界ガイド若しくは壁厚が、磁界が材料内に完全に補足され、外部に向かって磁気的に中立に延在する程度の大きさに構成されている。それによって、妨害となる交番磁界又は、磁石軸受の機能に影響を及ぼすような圧縮された渦巻き磁界が発生することはない。さらにまた、このような構成によって、すべての重要な構造材料は、永久磁界の影響を受ける危険性なしに、軸受の静力学的な構造部の領域内に嵌め込むことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
N極とS極とを有する、永久磁石材料より成る磁石ボディと、強磁性の材料より成る周壁(6,7,10,12)とを備えた永久磁石であって、前記磁石ボディが、互いに向き合う端部に第1の極面及び第2の極面を有し、かつ該第1の極面と第2の極面との間に外周面を有しており、前記周壁(6,7,10,12)が、前記第1の極面の領域における部分領域を除いて前記磁石ボディを包囲していることを特徴とする、永久磁石。
【請求項2】
前記周壁が、1.2テスラよりも大きい磁気飽和、有利には1.3乃至2.5テスラの範囲内の磁気飽和を有している、請求項1記載の永久磁石。
【請求項3】
前記周壁(6,7,10,12)が純鉄より成っている、請求項1又は2記載の永久磁石。
【請求項4】
前記周壁が、純鉄を含有する合金より成っている、請求項1又は2記載の永久磁石。
【請求項5】
周壁なしの部分領域が、磁石ボディの表面の4%乃至40%である、請求項1から4までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項6】
前記磁石ボディが棒状である、請求項1から5までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項7】
前記磁石ボディが円板状又は多角形状である、請求項1から6までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項8】
前記周壁(10)が前記第1の極面(14)を部分的に被覆していて、前記周壁によって被覆されていない自由な極面が残存している、請求項1から7までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項9】
前記周壁(10)が、第1の極面(14)の領域において、その他の領域におけるよりも薄い、請求項8記載の永久磁石。
【請求項10】
前記磁石ボディの第1の極面が、横断面で見て、直線とは異なる輪郭形状を有しており、
前記第1の極面(14)を部分的に被覆する周壁(10)と前記自由な極面とが、連続的な端面を形成している、請求項8又は9記載の永久磁石。
【請求項11】
前記連続的な端面が扁平である、請求項10記載の永久磁石。
【請求項12】
第1の極面(14)が、上段面及び下段面と、該上段面と下段面との間に配置された段移行面とを備えた段部を有しており、
前記上段面が前記自由な極面によって形成されている、請求項10又は11記載の永久磁石。
【請求項13】
前記段移行面と下段面との間の移行部が、横断面で見てL字形である、請求項12記載の永久磁石。
【請求項14】
前記自由な極面と段移行面との間の移行部が、横断面で見てL字形、特に直角である、請求項12又は13記載の永久磁石。
【請求項15】
前記下段面と外周面との間の移行部が、少なくとも前記段移行面とは反対側の、前記下段面(19,20)の側において面取りされているか又は丸味を付けられている、請求項10から12までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項16】
前記磁石ボディが方形の横断面を有している、請求項1から15までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項17】
前記磁石ボディが3角形の横断面を有している、請求項1から16までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項18】
前記磁石ボディが台形の横断面を有している、請求項1から17までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項19】
磁石ボディの前記周壁(10)が、前記第2の極面を越えて延在していて、永久磁石のための固定装置として構成されている、請求項1から18までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項20】
磁石ボディの前記下段面(21)と外周面との間の移行部は、少なくとも下段面の前記段移行面とは反対側において凹状である、請求項1から19までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項21】
磁石ボディの前記下段面(22)と外周面との間の移行部は、少なくとも前記下段面の前記移行面とは反対側において凸状である、請求項1から20までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項22】
磁石ボディの前記下段面(23)と外周面との間の移行部は、少なくとも前記下段面の前記移行面とは反対側において面取りされているか又は丸味をつけられているか、又は面取りされかつ丸味を付けられている、請求項1から21までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項23】
内レース(2)の半径方向外方に整列配置された自由な極面を有する、請求項1から22までのいずれか1項記載の第1の複数の永久磁石を備えたピボット軸受において、
外レース(1)の半径方向内方に整列配置された自由な極面を有する、請求項1から22までのいずれか1項記載の第2の複数の永久磁石を備えており、
前記内レース(2)と外レース(1)とが、互いに同心的に配置されており、
前記複数の永久磁石が前記内レース(2)において、互いに直接的に隣接し合う2つの永久磁石の自由な極面が互いに直接向き合わないように、配置されており、
前記複数の永久磁石が前記外レース(1)において、互いに直接的に隣接し合う2つの永久磁石の自由な極面が互いに直接向き合わないように、配置されており、
内レースに設けられた永久磁石と、この内レースに設けられた永久磁石に直接向き合う、外レースに設けられた永久磁石とが、自由な極面及び包囲された極面の配置に関連して互いに点対称で配置されている、
ことを特徴とする、ピボット軸受。
【請求項24】
個々の永久磁石が、周方向で見て互いに同じ間隔を保って内レース及び外レースに配置されている、請求項23記載のピボット軸受。
【請求項25】
内レースに設けられた永久磁石の数が、外レースに設けられた永久磁石の数と同じである、請求項24又は25記載のピボット軸受。
【請求項26】
内レースに設けられた永久磁石の数が、外レースに設けられた永久磁石の数と異なる、請求項24又は25記載のピボット軸受。
【請求項27】
永久磁石が、内レース及び外レースの半径方向に対して鋭角を成して配置されている、請求項23から26までのいずれか1項記載のピボット軸受。
【請求項1】
N極とS極とを有する、永久磁石材料より成る磁石ボディと、強磁性の材料より成る周壁(6,7,10,12)とを備えた永久磁石であって、前記磁石ボディが、互いに向き合う端部に第1の極面及び第2の極面を有し、かつ該第1の極面と第2の極面との間に外周面を有しており、前記周壁(6,7,10,12)が、前記第1の極面の領域における部分領域を除いて前記磁石ボディを包囲していることを特徴とする、永久磁石。
【請求項2】
前記周壁が、1.2テスラよりも大きい磁気飽和、有利には1.3乃至2.5テスラの範囲内の磁気飽和を有している、請求項1記載の永久磁石。
【請求項3】
前記周壁(6,7,10,12)が純鉄より成っている、請求項1又は2記載の永久磁石。
【請求項4】
前記周壁が、純鉄を含有する合金より成っている、請求項1又は2記載の永久磁石。
【請求項5】
周壁なしの部分領域が、磁石ボディの表面の4%乃至40%である、請求項1から4までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項6】
前記磁石ボディが棒状である、請求項1から5までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項7】
前記磁石ボディが円板状又は多角形状である、請求項1から6までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項8】
前記周壁(10)が前記第1の極面(14)を部分的に被覆していて、前記周壁によって被覆されていない自由な極面が残存している、請求項1から7までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項9】
前記周壁(10)が、第1の極面(14)の領域において、その他の領域におけるよりも薄い、請求項8記載の永久磁石。
【請求項10】
前記磁石ボディの第1の極面が、横断面で見て、直線とは異なる輪郭形状を有しており、
前記第1の極面(14)を部分的に被覆する周壁(10)と前記自由な極面とが、連続的な端面を形成している、請求項8又は9記載の永久磁石。
【請求項11】
前記連続的な端面が扁平である、請求項10記載の永久磁石。
【請求項12】
第1の極面(14)が、上段面及び下段面と、該上段面と下段面との間に配置された段移行面とを備えた段部を有しており、
前記上段面が前記自由な極面によって形成されている、請求項10又は11記載の永久磁石。
【請求項13】
前記段移行面と下段面との間の移行部が、横断面で見てL字形である、請求項12記載の永久磁石。
【請求項14】
前記自由な極面と段移行面との間の移行部が、横断面で見てL字形、特に直角である、請求項12又は13記載の永久磁石。
【請求項15】
前記下段面と外周面との間の移行部が、少なくとも前記段移行面とは反対側の、前記下段面(19,20)の側において面取りされているか又は丸味を付けられている、請求項10から12までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項16】
前記磁石ボディが方形の横断面を有している、請求項1から15までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項17】
前記磁石ボディが3角形の横断面を有している、請求項1から16までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項18】
前記磁石ボディが台形の横断面を有している、請求項1から17までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項19】
磁石ボディの前記周壁(10)が、前記第2の極面を越えて延在していて、永久磁石のための固定装置として構成されている、請求項1から18までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項20】
磁石ボディの前記下段面(21)と外周面との間の移行部は、少なくとも下段面の前記段移行面とは反対側において凹状である、請求項1から19までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項21】
磁石ボディの前記下段面(22)と外周面との間の移行部は、少なくとも前記下段面の前記移行面とは反対側において凸状である、請求項1から20までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項22】
磁石ボディの前記下段面(23)と外周面との間の移行部は、少なくとも前記下段面の前記移行面とは反対側において面取りされているか又は丸味をつけられているか、又は面取りされかつ丸味を付けられている、請求項1から21までのいずれか1項記載の永久磁石。
【請求項23】
内レース(2)の半径方向外方に整列配置された自由な極面を有する、請求項1から22までのいずれか1項記載の第1の複数の永久磁石を備えたピボット軸受において、
外レース(1)の半径方向内方に整列配置された自由な極面を有する、請求項1から22までのいずれか1項記載の第2の複数の永久磁石を備えており、
前記内レース(2)と外レース(1)とが、互いに同心的に配置されており、
前記複数の永久磁石が前記内レース(2)において、互いに直接的に隣接し合う2つの永久磁石の自由な極面が互いに直接向き合わないように、配置されており、
前記複数の永久磁石が前記外レース(1)において、互いに直接的に隣接し合う2つの永久磁石の自由な極面が互いに直接向き合わないように、配置されており、
内レースに設けられた永久磁石と、この内レースに設けられた永久磁石に直接向き合う、外レースに設けられた永久磁石とが、自由な極面及び包囲された極面の配置に関連して互いに点対称で配置されている、
ことを特徴とする、ピボット軸受。
【請求項24】
個々の永久磁石が、周方向で見て互いに同じ間隔を保って内レース及び外レースに配置されている、請求項23記載のピボット軸受。
【請求項25】
内レースに設けられた永久磁石の数が、外レースに設けられた永久磁石の数と同じである、請求項24又は25記載のピボット軸受。
【請求項26】
内レースに設けられた永久磁石の数が、外レースに設けられた永久磁石の数と異なる、請求項24又は25記載のピボット軸受。
【請求項27】
永久磁石が、内レース及び外レースの半径方向に対して鋭角を成して配置されている、請求項23から26までのいずれか1項記載のピボット軸受。
【図1】
【図1a】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図5a】
【図6】
【図6a】
【図6b】
【図6c】
【図6d】
【図1a】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図5a】
【図6】
【図6a】
【図6b】
【図6c】
【図6d】
【公表番号】特表2011−517059(P2011−517059A)
【公表日】平成23年5月26日(2011.5.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−547147(P2010−547147)
【出願日】平成21年2月11日(2009.2.11)
【国際出願番号】PCT/EP2009/051520
【国際公開番号】WO2009/103633
【国際公開日】平成21年8月27日(2009.8.27)
【出願人】(510225188)マッド マグネティック ドライブ アクチエンゲゼルシャフト (1)
【氏名又は名称原語表記】MAD MAGNETIC DRIVE AG
【住所又は居所原語表記】Landstrasse 163, FL−9494 Schaan, Liechtenstein
【Fターム(参考)】
【公表日】平成23年5月26日(2011.5.26)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年2月11日(2009.2.11)
【国際出願番号】PCT/EP2009/051520
【国際公開番号】WO2009/103633
【国際公開日】平成21年8月27日(2009.8.27)
【出願人】(510225188)マッド マグネティック ドライブ アクチエンゲゼルシャフト (1)
【氏名又は名称原語表記】MAD MAGNETIC DRIVE AG
【住所又は居所原語表記】Landstrasse 163, FL−9494 Schaan, Liechtenstein
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]