DE4039320A1

DE4039320A1 - Magnetsystem

Info

Publication number: DE4039320A1
Application number: DE4039320A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dr Unkelbach; Marlene Dr Marinescu; Nicolae Prof Dr Marinescu
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1990-12-10
Filing date: 1990-12-10
Publication date: 1992-06-11
Also published as: JPH05190318A; AU8895891A; US5300910A; CA2057458A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetsystem, insbe sondere für Magnetscheider mit homogen magnetisierten, kreisringförmig angeordneten Magnetblöcken, deren Mag netisierungsrichtungen untereinander unterschiedlich aus gerichtet und nach einer vorbestimmten mathematischen Formel festgelegt sind.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 36 37 200 ist ein Magnetsystem mit nach außen gerichtetem Magnetfeld be kannt, wobei die Magnetisierungsrichtungen der kreisring förmig angeordneten Magnetblöcke untereinander unter schiedlich ausgerichtet und nach der mathematischen For mel ψ_i = - nϕ_i festgelegt sind. Die Magnetblöcke dieses bekannten Magnetsystems sind im Querschnitt trapezförmig ausgebildet, und es muß daher beim Zusammenbau dieser Magnetblöcke darauf geachtet werden, daß die Magnetisie rungsrichtung der einzelnen Magnetblöcke jeweils dem nach dieser Formel errechneten Ergebnis entspricht. Diese be kannte Ausbildung und Anordnung der Magnetblöcke ermög licht eine unter der jeweils erforderlichen Polzahl opti male Feldstärkeverteilung im Außenbereich der Magnet blöcke.

Ausgehend von diesem bekannten Magnetsystem, besteht die Aufgabe der Erfindung in einer weitergehenden Verbesse rung bzw. Vereinfachung dieses Magnetsystems, insbeson dere hinsichtlich der Fertigung und der Zusammensetzung.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Magnetblöcke im Querschnitt quadratisch ausgebildet sind. Dadurch, daß die Magnetblöcke gemäß der Erfindung im Querschnitt qua dratisch ausgebildet sind, werden zum Aufbau eines belie big großen ringförmigen Magnetsystems nur zwei Typen unterschiedlicher Magnetisierungsrichtung benötigt, von denen eine zweckmäßigerweise parallel zu den Seitenwan dungen der Magnetblocke verläuft, während bei dem bekann ten Magnetsystem mit im Querschnitt trapezförmig ausge bildeten Magnetblöcken sehr viele unterschiedliche Blöcke (z. B. 10) mit jeweils unterschiedlichen Magnetisierungs richtungen notwendig sind. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Magnetblöcke wird somit nicht nur die Her stellung der Magnetblöcke, sondern auch die Zusammenset zung bzw. der Zusammenbau der Magnetblöcke zu einem ring förmigen Magnetsystem ganz erheblich vereinfacht und er leichtert, da die Magnetblöcke beim Zusammenbau in ihrer Lage lediglich um ihre Achse so verdreht werden müssen, daß ihre Magnetisierungsrichtung die Richtung der mathe matischen Formel ψ_i = ± nϕ_i entspricht. In dieser Lage werden dann die Magnetblöcke auf einem entsprechenden Grundkörper befestigt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Magnet blöcke in ihrer Magnetisierungsrichtung nach der mathema tischen Formel ψ_i = ± nϕ_i ausgerichtet. Beim Aufbau eines Magnetsystems mit nach außen gerichtetem Magnetfeld erfolgt die Anordnung der Magnetblöcke in ihrer Magneti sierungsrichtung nach der mathematischen Formel ψ_i = - nϕ_i, während bei einem Magnetsystem mit nach in nen gerichtetem Magnetfeld beim Aufbau des Magnetsystems die Magnetblöcke in ihrer Magnetisierungsrichtung nach der mathematischen Formel ψ_i = + nϕ_i ausgerichtet wer den.

Um die Magnetfeldstärke des nach außen oder nach innen gerichteten Magnetfeldes eines Magnetsystems zu erhöhen, sind gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Magnetblöcke in zwei oder mehreren kreis ringförmigen Reihen hintereinander angeordnet. Hierbei können je nach Bedarf der jeweils gewünschten Erhöhung der Magnetfeldstärke die Magnetblöcke der einen Reihe gegenüber den Magnetblöcken der anderen Reihe sehr vor teilhaft mit gleich großem oder mit unterschiedlich großem Querschnitt ausgebildet sein.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von in Zeichnungsfiguren sche matisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu tert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine sektorale Anordnung eines Magnetsy stems mit sieben im Querschnitt quadra tisch ausgebildeten Magnetblöcken mit 90- und 45gradiger Magnetisierungsrichtung (4 Blöcke pro Pol);

Fig. 2 eine sektorale Anordnung eines Magnetsy stems mit sieben im Querschnitt quadra tisch ausgebildeten Magnetblöcken mit 90- und 60gradiger Magnetisierungsrichtung (6 Blöcke pro Pol);

Fig. 3 einen im Querschnitt quadratisch ausgebil deten Magnetblock von einheitlicher Mag netisierungsrichtung, jedoch in vier ver schiedenen Stellungen bezüglich des Mag netisierungswinkels;

Fig. 4 eine sektorale Anordnung eines Magnetsy stems mit sieben im Querschnitt quadra tisch ausgebildeten Magnetblöcken und mit nach innen gerichtetem Magnetfeld (6 Blöcke pro Pol);

Fig. 5 eine kreisringförmige Anordnung eines Magnetsystems gemäß der Erfindung mit innen von oben nach unten gerichtetem Magnetfeld;

Fig. 6 eine sektorale Anordnung eines Magnetsy stems mit zwei in Reihen hintereinander angeordneten Magnetblöcken von gleichem quadratischen Querschnitt;

Fig. 7 eine sektorale Anordnung eines Magnetsy stems mit zwei in Reihen hintereinander angeordneten Magnetblöcken von ungleich großem Querschnitt;

Fig. 8 eine kreisringförmige Anordnung von im Querschnitt quadratisch ausgebildeten Magnetblöcken gemäß der Erfindung mit einem nach innen gerichteten hexapolaren Magnetfeld.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht das Magnetsystem aus im Quer schnitt quadratisch ausgebildeten Magnetblöcken (1), die bezogen auf die Achse (A) eines Trommelmagnetscheiders in einem Abstand (R) kreisringförmig angeordnet sind. Die Magnetisierungsrichtungen (Pfeile X) der Magnetblöcke (1) sind untereinander unterschiedlich ausgerichtet und nach einer vorbestimmten mathematischen Formel festgelegt und auf einem Grundkörper (G) fixiert. Die Anordnung der Magnetblöcke (1) auf dem Grundkörper (G) ist so getrof fen, daß die Magnetisierungsrichtung des i-ten Magnet blockes (1) mit der Winkel-0-Lage (a) den Winkel ψ_i = - nϕ_i bildet, wobei n eine positive Zahl und ϕ_i der Winkel ist, der durch die senkrechte Verbindungslinie (2) des Schwerpunktes des i-ten Magnetblockes (wobei i eine Laufzahl ist) mit der Rotationsachse (A) der Trommel des Magnetscheiders und durch einen beliebig vorbestimmten festgelegten Radius gebildet wird, und wobei ψ_i im sel ben Drehsinn von der gleichen Winkel-O-Lage (a) ausgehend wie ϕ_i zu zählen ist.

Die im Querschnitt quadratische Ausbildung der Magnet blöcke (1) gemäß der Erfindung hat den besonderen Vor teil, daß alle Magnetblöcke einheitlich mit nur zwei Magnetisierungsrichtungen gefertigt werden können, näm lich eine parallel zu den Seitenwandungen der Magnet blöcke verlaufende Magnetisierungsrichtung und eine um 45° dazu geneigte, diagonal verlaufende Magnetisierungs richtung. Beim Zusammenbau dieser Magnetblöcke (1) zu einem Magnetsystem brauchen die Magnetblöcke lediglich 90° um ihre Achse so gedreht werden, daß ihre Magneti sierungsrichtungen (Pfeile X) der vorbestimmten mathe matischen Formel entsprechen.

Bei dem im Fig. 1 dargestellten Magnetsystem sind die Magnetblöcke (1) in ihrer Magnetisierungsrichtung (Pfeil X) nach der mathematischen Formel ψ_i = - nϕ_i ausgerich tet. Durch diese Ausrichtung der Magnetblöcke (1) nach dieser Formel wird ein nur nach außen gerichtetes, über den ganzen Bereich des Magnetfeldes nahezu gleichmäßig verlaufendes Magnetfeld aufgebaut. Falls jedoch bei einem Magnetsystem ein nach innen gerichtetes, nahezu gleichmä ßig verlaufendes Magnetfeld aufgebaut werden soll, brau chen die Magnetblöcke (1) lediglich in ihrer Magnetsie rungsrichtung (Pfeil 3) nach der mathematischen Formel ψ_i = + nϕ_i ausgerichtet werden, was durch einfaches Ver drehen der Magnetblöcke sehr leicht bewerkstelligt werden kann.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Magnetsystem sind die Magnetblöcke (4) ebenfalls mit nur zwei voneinander un terschiedlichen Magnetisierungsrichtungen (X) versehen. Jedoch verlaufen hierbei die Magnetisierungsrichtungen (X) nicht wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel um 90° und 45° geneigt gegenüber den Seitenparallelen (5) der Magnetblöcke, sondern sind zu den Seitenparallelen (5) um 90° und 60° bzw. 30° zu den Seitenparallelen ge neigt verlaufend ausgerichtet. Wie man durch einfaches Verdrehen der Magnetblöcke (4) zu dieser in Fig. 2 darge stellten Magnetblockanordnung bezüglich ihrer Magneti sierungsrichtungen kommt, wird durch einen in Fig. 3 dar gestellten, in verschiedene Lagen gedrehten Magnetblock (4) veranschaulicht. Ausgehend von der auf der linken Seite in Fig. 3 dargestellten Lage (Position I) des Mag netblockes (4) mit einem gegenüber den Seitenparallelen um 30° geneigten Winkel der Magnetisierungsrichtung (X) gelangt man durch einfaches Verdrehen des Blockes um 90° im Uhrzeigersinn zu einer um 60° gegenüber den Seitenpa rallelen geneigten Magnetisierungsrichtung (Position II). Durch Drehen des Magnetblockes in seiner Längsachse um 180° in die Position (III) erhält man in einfacher Weise eine entgegen dem Uhrzeigersinn um 60° gegenüber den Sei tenparallelen geneigte Magnetisierungsrichtung (X) des Magnetblockes. Und schließlich wird wiederum durch ein faches Verdrehen des Magnetblockes um 90° in die Position (IV) eine gegenüber den Seitenparallelen im Uhrzeigersinn um 30° geneigt verlaufende Magnetisierungsrichtung (X) erreicht. Somit können durch einfaches Verdrehen der Magnetblöcke (4) mit nur zwei Magnetisierungsrichtungen nämlich durch eine 90-gradige und eine 60-gradige Mag netisierungsrichtung, die Magnetblöcke (4) sehr leicht zu einem Magnetsystem mit nach außen gerichtetem Magnetfeld gemäß Fig. 2 zusammengebaut werden.

Die Fig. 4 zeigt die Anordnung von Magnetblöcken (6) ge mäß der Erfindung mit nach innen gerichtetem Magnetfeld. Hierbei ist die Anordnung der Magnetblöcke (6) so getrof fen, daß sie auf einem Kreisbogen mit einem Abstand von jeweils 10 Winkelgrade voneinander zu liegen kommen. Die sektorale oder auch kreisringförmige Anordnung dieser Magnetblöcke (6) bezüglich der vorbestimmten Magnetisie rungsrichtungen erfolgt auch hierbei durch einfaches Ver drehen der Magnetblöcke.

Die Fig. 5 zeigt die kreisförmige Anordnung von im Quer schnitt quadratisch ausgebildeten Magnetblöcken (7) gemäß der Erfindung. Bei dieser Anordnung wird von jeweils sechs Magnetblöcken ein Pol gebildet. Das Magnetfeld ist nach innen, und zwar von oben nach unten in Pfeilrichtung (8) verlaufend gerichtet. Solche Ringmagnetsysteme mit nach innen gerichtetem Magnetfeld werden vorzugsweise bei Tomographen, Speicherringen etc. eingesetzt, während Magnetsysteme mit nach außen gerichtetem Magnetfeld vor wiegend bei Magnetscheidern, insbesondere Trommelmagnet scheidern zur Anwendung kommen.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Magnetsystem sind die Magnetblöcke (9) in zwei kreisringförmigen Reihen hinter einander angeordnet und mit gleich großem Querschnitt ausgebildet. Durch diese in zwei Reihen hintereinander angeordneten Magnetblöcke (9) kann sehr vorteilhaft eine entsprechende Erhöhung der Magnetfeldstärke erreicht wer den.

Wie Fig. 7 zeigt, kann es gegebenenfalls auch zweckmäßig sein, daß von den in zwei kreisringförmigen Reihen hin tereinander angeordneten Magnetblöcken (10 und 11) die Magnetblöcke (10) der inneren Reihe gegenüber den Magnet blöcken (11) der äußeren Reihe einen größeren quadrati schen Querschnitt aufweisen. Gegebenenfalls kann hierbei auch die äußere Reihe mit den Magnetblöcken (11) gegen die innere Reihe mit den Magnetblöcken (10) vertauscht werden, oder aber es können auch mehr als zwei Reihen mit im Querschnitt gleich großen oder ungleich großen Magnet blöcken zu einem Magnetsystem zusammengefaßt werden. Dies ermöglicht sehr vorteilhaft eine stufenlose Variierung der Auslegung des Magnetsystems hinsichtlich der Magnetfeld stärke und damit einer erheblichen Erweiterung der Ein satzmöglichkeiten des erfindungsgemäß ausgebildeten Mag netsystems.

Wie schließlich die Fig. 8 zeigt, kann durch eine kreis ringförmige Anordnung von im Querschnitt quadratisch aus gebildeten Magnetblöcken (12) gemäß der Erfindung ein nach innen gerichtetes, nahezu gleichmäßiges bzw. homoge nes Magnetfeld erzeugt werden. Hierbei sind die Magnet blöcke (12) im Querschnitt verhältnismäßig klein ausge bildet, wodurch sehr vorteilhaft ein nahezu in sich ge schlossener Ring aufgebaut und ein Magnetsystem mit hoher Effizienz erreicht wird. Im übrigen handelt es sich bei allen in den Zeichnungsfiguren dargestellten, im Quer schnitt gemäß der Erfindung quadratisch ausgebildeten Magnetblöcken um Permanentmagnete.

Claims

1. Magnetsystem, insbesondere für Magnetscheider, mit homogen magnetisierten, kreisringförmig angeordneten Magnetblöcken, deren Magnetisierungsrichtungen un tereinander unterschiedlich ausgerichtet und nach einer vorbestimmten mathematischen Formel festgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetblöcke (1, 4, 6, 7, 9, 10, 11, 12) im Querschnitt quadra tisch ausgebildet sind.

2. Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Magnetblöcke (1, 4, 6, 7, 9, 10, 11, 12) in ihrer Magnetisierungsrichtung nach der mathe matischen Formel ψ_i = + nϕ_i ausgerichtet sind.

3. Magnetsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnetblöcke (9) in zwei oder meh reren kreisringförmigen Reihen hintereinander an geordnet sind, wobei alle Magnetblöcke einen gleich großen Querschnitt aufweisen.

4. Magnetsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Magnetblöcke (10, 11) in zwei oder mehreren kreisringförmigen Reihen hintereinander an geordnet sind, wobei die Magnetblöcke (10) der einen Reihe gegenüber den Magnetblöcken (11) der anderen Reihe mit unterschiedlich großem Querschnitt ausge bildet sind.