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SUSPENSION iL4,AG',I, ' (' '/,
La présente invention a pour objet une suspension magnétique pour supporter le poids d'éléments rotatifs, l'axe de rotation étant vertical.
Elle permet d'augmenter considérablement l'efficacité de la matière magnétique utilisée pour la suspension, et de réduire la valeur du dépla- cement vertical des parties suspendues par rapport aux parties fixes de la suspension, quand elles sont soumises à une variation donnée de charge.
L'invention sera d'ailleurs bien comprise en se reportant à la des- cription qui suit et au dessin qui l'accompagne à titre d'exemple non limitatif et dans lequel : la figure 1 représente une vue latérale, partiellement en coupe, d'une suspension magnétique conforme à l'invention, comportant deux ai- mants permanents intérieurs coopérant avec un aimant permanent extérieur @
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à l'intérieur duquel ils se déplacent. la figure 2 représente une variante selon laquelle un aimant inté- rieur coopère avec deux aimants extérieurs.
Dans chacune de ces deux variantes, il existe des forces doubles de répulsion et d'attraction magnétique qui travaillent dans des entrefers relativement étroits.
Les figures la et 2a représentent une construction modifiée dans lesquelles l'assemblage d'aimants intérieurs est fixe, tandis que l'as- semblage d'aimants extérieurs supporte la charge.
La figure 3 montre une variante de la figure 1 comportant deux flux de fuites réduits.
En se reportant figure 1, on voit que 10 représente au aimant perma. nent cylindrique creux et fixe, et que 11 est un support non magnétique approprié pour l'aimant 10; ce dernier est supporté de manière que son axe soit vertical et que son aimantation ait un axe vertical. L'aimant fixe et son sup-ort sont représentés en coupe par un plan diamétral de l'aimant.
13 représente un axe tournant vertical dont les extrémités 14 et 15 forment paliers guides pour des tiges fixes 16 et 17. Ces paliers guides servent à maintenir l'arbre 13 centré sur l'axe de 1'aimant per- manent 10. Les tiges 16 et 17 peuvent être de dimensions tres réduites de façon à être flexibles et à présenter le degré de flexibilité voulu par rapport aux forces latérales qui l'exercent sur l'arbre.
Les paliers 16' et 17' n'ont à supporter aucune partie du poids de l'arbre ni des éléments qu'il soutient. Cet arbre supporte tout élément rotatif approprié que l'on a représenté schématiquement par un poids cylindrique 18, ainsi que deux aimants permanents cylindriques 19 et 20, concentriques à l'aimant 10 et coopérant avec ce dernier, demanière à se déplacer à l'intérieur de celui-ci, en même temps que supportant le poids de l'axe vertical et des éléments qu'il soutient.
Les aimants 19 et 20 fixés à l'arbre 13 ont un diamètre extérieur plus petit que le diamètre intérieur de l'aimant 10. Chacun d'eux a une longueur approximative ment égale à la moitié de la hauteur de l'aimant
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10. L'aimant 19, disposé près de la partie inférieure de l'aimant fixe 10, et coopérant avec elle, est polarisé le long de son axe verti- cal, de telle sorte que son extrémité inférieure est en dessous du pôle inférieur de cet aimant 10 et l'attire, tandis que son extrémité supérieu- re est au-dessus du pôle inférieur de l'aimant 10 et le repousse. Les lettres N et S indiquent la polarisation des aimants.
L'aimant supérieur 20, disposé près de la partie supérieure de l'ai- mant fixe 10, et coopérant avec elle, est polarisé le long de son axe ver. tical, de telle sorte que son extrémité inférieure est en-dessous du pôle supérieur de l'aimant fixe 10 et l'attire, tandis que son extrérnité supé- rieure est au-dessus du pôle supérieur de l'aimant 10 et le repousse.
De cette manière, l'aimant tournant supérieur 20 est polarisé dans le même sens que l'aimant fixe 10, et l'aimant tournant'inférieur 19 est polarisé en sens inverse. Les deux aimants tournant-s sont séparés l'un de l'autre, sur l'axe 13, d'une longueur correspondant approximativement à la hauteur de l'aimant fixe, c'est-à-dire que la distance entre les par- ties inférieures des aimants 19 et 20 correspond à peu près à la hauteur de l'aimant 10.
Avec cette disposition, on voit que toutes les forces magnétiques agissant entre les systèmes d'aimants fixes et mobiles ont pour résultan- te de supporter le poids de tous les éléments tournants. Les forces d'at- traction principales sont représentées par les flèches a en traita pleins, et les forces de répulsion sont représentées par les flèches b en traits interrompus, la direction des flèches représentant la direction des for- ces qui supportent le poids des éléments tournants.
Cette disposition est plus efficace que celle à suspension simple connue jusqu'à présent. Etant donné la meilleure utilisation du flux ma- gnétique disponible, et l'utilisation d'un plus grand nombre de pôles d'aimants permanents, il suffit d'une quantité moindre de matière magné- tique pour supporter la charge donnée. On voit notamment figure 1 qu'il y a un pôle supplémentaire qui travaille, par rapport à la suspension simple mentionnée plus haut.
Un autre avantage de cette suspension magnétique à éléments multi- ples réside dans le fait qu'elle se déplace exactement moitié moins que
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la suspension simple, à la charge maximu. En d'autre termes, quand la charge est appliquée, les éléments suspendus s'abaissent d'une lon- gueur D (figure 1), cette dernière constituant le déplacement.
Quand les aimants 19 et 20 supportent la charge maximum (figure 1) ils se déplacent d'une distance égale à la moitié de la hauteur de l'un deces aimants, tandis qu'avec la suspension simple, la charge maximum était supportée lorsque l'aiment intérieur relativement allongé s'était déplacé de la moitié de sa hauteur. Le déplacement représenté figure 1. correspond à une charge inférieure à la charge maximum.
Avec des aimants de cuivre, nickel, cobalt, dimensionnés comme indi- que figure 1, l'aimant 10 peut avoir par exemple les dimensions suivan- les, sans que l'invention soit bien entendu limitée à ces valeurs don- nées titre limitatif :
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<tb> Diamètre <SEP> extérieur <SEP> environ <SEP> 24 <SEP> m/m
<tb>
<tb> diamètre <SEP> intérieur <SEP> environ <SEP> 17,5 <SEP> m/m
<tb>
<tb> Hauteur <SEP> environ <SEP> 17,4 <SEP> m/m
<tb>
<tb> poids <SEP> environ <SEP> 29,5 <SEP> gr.
<tb>
Dans ce même exemple, chacun des cieux aimants 19 et 20 avait les dimensions suivantes :
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<tb> Diamètre <SEP> extérieur <SEP> environ <SEP> 16,5 <SEP> m/m
<tb>
<tb> Diamètre <SEP> intérieur <SEP> environ <SEP> 5,56 <SEP> m/m
<tb>
<tb>
<tb> Hauteur <SEP> environ <SEP> 8,7 <SEP> m/m
<tb>
<tb>
<tb> Poids <SEP> environ <SEP> 23,9 <SEP> gr.
<tb>
Les extrémités voisines des aimants le et 20 étaient espacées de 8,7 m/m environ. Une telle suspension peut supporter un poids total de IbO gr. avec un déplacement D maximum de 4,35 m/m environ.
Une autre caractéristique importante de cette suspension réside dans le fait que les lignes de force du flux magnétique se referment très étroitement, et n'ont qu'une faible influence magnétique sur les élments voisins ; elles ne sont pas non plus influencées aisément par le proche voisinage d'éléments magnétiques ou électromagnétiques. On peut donc les disposer près de tels autres éléments, sans nécessité de prévoir des écrans.
Vans le mode de construction représenté- figure 1, le pôle magnéti- que supérieur de l'aimant mobile supérieur 20 est quoique peu exposé à ce que ses lignes de force ne se ferment pas suivant un chemin court, vers un pôle de nom contraire du système de suspension. La réluctance est par conséquent élevée et le flux réduit. Une telle disposition peut
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être améliorée sous certains conditions, par l'une des deux variables représentées figure 3.
Sur cette figure on a représenté plusieurs circuits magnétiques qui peuvent être utilisés soit seuls, soit en combinaison, afin de produire les effets désirables pour améliorer l'efficacité de la suspension magné- tique.
Par exemple, au moyen d'une armature 12 de grande perméabilité dis- posée entre l'extrémité inférieure de l'aimant permanent fixe et un point situé au-dessus de l'aimant tournant supérieur 20, une partie du pôle inférieur de l'aimant fixe 10 peut être dérivée vers le pôle nord supé- rieur de l'aimant 20, à travers l'armature, produisant ainsi ue autre force d'attraction, comme indiqué par la flèche a', ce qui renforce l'ac- tion des pâles principaux de la suspension. Mans cela, une partie de ce flux aurait été perdue sous forme de fuites, indiquées par la flèche O.
On peut également utiliser une autre caractéristique qui est repré- sentée figure 3, en liaison avec la partie tournante ; elle consiste à utiliser une partie 13a hautement perméable de l'axe 13, entre le pôle nord supérieur de l'aimant 20 et le pôle sud supérieur de l'aimant 19.
Cette partie est amincie au voisinage du pôle S de l'aimant 20, afin de ne pas court-circuitemagnétiquement cet aimant.
Un tel dispositif crée un circuit magnétique fermé, sauf dans les entrefers utiles qui peuvent être déterminés comme suit : depuis le pôle N supérieur de l'aimant 20, à travers la partie 13a de l'axe vers le pô- le S de l'aimant 19; depuis le pâle N de l'aimant 19, vers le pôle S de l'aimant 20, vers le pôle nord de l'aimant 10, et vers le pôle S de l'ai- mant 20. Un tel circuit est représenté en pointillé en d. Il utilise une grande partie du flux qui serait sans cela perdu comme flux de fuite, et il renforce les pôles porteurs principaux.
Bien entendu, ces variantes de la figure 3 n'impliquent pas que le dispositif de la figure 1 n'ait pas l'efficacité désirable. En outre, en utilisant les dites variantes, on peut apporter de légères modifications dans la disposition et les dimensions des aimants.
Le dispositif de la figure 1 peut être inversé comme le montre la figure 2, sans laquelle 19' et 20' sont les aimants stationnaires d'un
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système à aimant double, et 11' leur support. L'aimant unique 10' est suspendu magnétiquement et peut tourner. Le système magnétique interne peut devenir le système fixe, comme indiqué figure la et 2a, tout en conservant les propriétés avantageuses décrites ci-dessus.
Uans la figure la, 19a et 20a sont les deux aimants permanents du système à aimant double. Ils sont fixes et sont logés à l'intérieur de l'aimant 10a supporté par l'élément tournant Ils et servant à sa suspen- sion.
Dans la figure 2a, 19b et 20b sont les deux aimants suspendus tour- nants et extérieurs d'un système à aimant double, et llb est leur arma- ture support. 10b est l'aimant unique fixe à l'intérieur du système.
Bien que l'on ait représenté plusieurs variantes de l'invention, il est bien évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particuliè- res, données à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif et que par conséquent toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus, rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.