Goto English

Inleiding.
Door middel van een speciale constructie met elkaar afstotende magneten blijkt het mogelijk te zijn om objecten in de vrije ruimte te laten zweven. Op YouTube zijn daarvan wel diverse fraaie voorbeelden te vinden, zie bijvoorbeeld:
https://www.youtube.com/watch?v=1gMMM62NC-4
Dergelijke systemen zijn ook gewoon te koop, bijvoorbeeld om er een plantenpot op te laten zweven. Ik heb echter nog nergens kunnen vinden hoe zo'n systeem precies in elkaar zit laat staan hoe je zoiets zelf zou kunnen maken. Wel zie ik meestal een electrisch snoer aan het onderste gedeelte zitten en soms ook dat daar electromagneten in zitten en ook wat electronica met sensoren. Ook wordt wel gezegd dat een snoerloos systeem enkele uren op
één oplading blijft werken waaruit ik opmaak dat ook die electrisch gevoed en/of aangestuurd worden.
Mijn oudste zoon houdt wel van dit soort technische grapjes en vroeg mij of ik voor hem zoiets kon maken waar hij dan voorwerpen naar keuze op kan zetten om ze te laten zweven.
Nu zie ik mij niet een dergelijk systeem maken met electromagneten en een electronische aansturing omdat ik geen flauw idee heb hoe dat zou moeten en ook omdat ik bepaald geen electronica specialist ben. Ik vroeg mij dus af of zo'n systeem misschien ook gemaakt zou kunnen worden met gebruik van enkel en alleen permanente magneten, meer in het bijzonder met de zeer sterke Neodymium magneten.
Nu dacht mijn zoon en schoonzoon ergens gelezen te hebben dat dit in principe niet mogelijk zou zijn, maar dat is voor mij altijd een uitdaging om het toch eens te proberen. Als het dan mislukt was ik een gewaarschuwd man met pech, als het me wel lukt zou het wel eens een wereldprimeur kunnen zijn.


Een mogelijk concept.
Ik heb een beperkt aantal kleine staafvorminge en kubus Neodymium magneetjes liggen waarmee ik wat orienterende experimenten kon doen. Ik bevestigde die op diverse manieren in 12mm dikke kunststof (Trespa) schijven en bekeek wat de effecten waren. Ik zal hier niet alle uitkomsten beschrijven omdat de meeste daarvan mij alleen maar leerden hoe het in ieder geval niet moest. Maar negatieve resultaten leiden je vaak ook net zo goed naar een mogelijke oplossing.
Uiteindelijk kwam ik tot een voorlopig concept met met twee schijven waar in ieder daarvan 2x12 staafmagneetjes (8x8mm) zitten op twee concentrische cirkels, zie de onderstaande CAD figuren:

 


Onderste schijf


Bovenste schijf

In de 1mm diepe sleuven boven de magneten komen ook nog 1mm dikke metalen ringen te liggen waarvan de buitenste aan de Trespa zijn vastgeschroefd. Onderstaande CAD figuur toont de samenstelling met het beoogde zweefresultaat (papier is geduldig):

 

 

De magneten op de binnencirkels zijn zodanig in de schijven gezet dat ze elkaar afstoten met de bedoeling dat die het zweefeffect veroorzaken. Met de paar magneten die ik ter beschikking had kon ik dat provisorisch uitproberen en het bleek dat dit goed werkte, niet echt verwonderlijk natuurlijk. Wel was het zo dat zonder voorziening de bovenschijf ook in het horizontale vlak opzij werd gedrukt zodat die schijf dan meteen op tafel viel, ook geen verrassing eigenlijk.
De opgave is dus om de bovenste schijf in het horizontale vlak op zijn plaats te houden en wel zo dat de hartlijnen van de twee schijven precies op elkaar blijven liggen. Dat nu wordt de taak van de magneten in de buitenste cirkels. Die worden daartoe zodanig in de twee schijven gezet dat ze elkaar aantrekken in plaats van afstoten waardoor de magneten in de bovenschijf en die in de onderschijf elkaar gaan opzoeken. Vanwege de radiale symmetrie zou dat ook betekenen dat de hartlijnen van zwevende schijf en die van de onderste schijf samen blijven vallen. Ik had bij deze eerst en provisorische experimenten te weinig magneten en ook niet van de goede afmetingen op alle vier de cirkels op te vullen. Maar met wat ik had kon ik wel alleen de buitenste cirkels van diverse magneten voorzien en vaststellen dat die er waarachtig voor zorgden dat de bovenste schijf inderdaad mooi concentrisch boven de onderste schijf bleef als ik tussen de twee schijven wat glazen knikkers had gelegd zodat die in het horizontale vlak kon bewegen.
De twee afzonderlijke magneetcirkels doen dus inderdaad wat ik voor ogen heb, maar of ze dat ook zullen doen in combinatie moet ik afwachten. Ik hoop niet dat ze elkaars magneetvelden zodanig zullen beinvloeden dat het alsnog mis gaat.

Voor dit concept heb een behoorlijk aantal magneetjes nodig namelijk 2x12 stuks voor de twee binnenste cirkels en vermoedelijk datzelfde aantal voor de twee buitenste cirkels hoewel dat er misschien wat minder kunnen of moeten zijn. De trekkracht van de buitenste magneetring moet m.i. namelijk minder sterk zijn dan de duwkracht van de binnenste cirkels.

Ik heb bij Aliexpress een set van 55 Neodymium staafmagneetjes besteld met een diameter en lengte van 8mm om daarmee de experimenten te kunnen voortzetten. Dit kan wel even duren want Aliexpress is welliswaar goedkoop maar de levertijden zijn ook behoorlijk lang. Dat is even geduld hebben dus.
Intussen kan ik wel de schijfjes maken met de stalen ringen. Ik zal vanaf hier mijn vorderingen met het vallen en opstaan raporteren in onderstaand logboek. De tijd zal leren wat ervan terecht komt.

 

Logboek

15 Mei 2019.
Ik heb beide Trespa platen gemaakt en ook de metalen ringen, zie de onderstaande foto's.

 

Het maken van de stalen ringen uit een 1mm dunne plaat was best nog wel een moeilijk klusje. Ik moest daarvoor wat hulpstukken maken om ze te kunnen inspannen op de draai- en freesbank en ook heel voorzichtig te werk gaan om ze vlak te houden en ze niet tegen het plafond te laten vliegen als de draaibeitel in het dunne materiaal zou happen. Maar met beleid en de goede volgorde van bewerking is het me wel gelukt.
Het wachten is nu op de magneetjes van Aliexpress.

9 Juni 2019.
Ik heb de magneetjes van Aliexpress nu zowat 2 weken in huis.
Sindsdien heb ik talloze experimenten uitgevoerd om de bovenste schotel vrij te laten zweven boven de onderste schijf. Het laten zweven van de bovenste schotel 5 tot 6 cm boven de onderste schotel met elkaar afstotende magneten in de bovenste en onderste schotel is op zich geen enkel probleem. Maar de bovenste schotel ook op zijn plaats houden in het horizontale vlak waarbij de hartlijnen van beide schotels goed op elkaar blijven vallen is mij tot op heden niet gelukt. Als de bovenste schotel niet alleen naar boven maar ook maar een fractie zijwaarts wordt weggedrukt in het horizontale vlak gaan de magneten elkaar meteen aantrekken in plaats van afstoten waardoor de bovenste schotel met een rotklap op de onderste schotel belandt. De aantrekkende magneten op de buitencirkels kunnen dit niet voorkomen. Erger nog, ze versterken dan de neerwaartse krachten alleen maar als de binnenste magneetcirkels gaan aantrekken in plaats van afstoten. Ook experimenten met een magneet in een messing pijpje dat ik vastmaakte in het centrale gat in de bovenste schotel leverde geen enkel positief resultaat op.
De verschijnselen zoals ik die tot nu toe ervaren heb zouden wellicht de onderliggende reden kunnen zijn waarom dit systeem principieel niet mogelijk is met enkel en alleen permanente magneten, iets waar ik al voor "gewaarschuwd" was. Het feit dat de systemen die ik tot nu toe heb gezien op YouTube in de onderste schotels een combinatie van electromagneten en permanente magneten bevatten en ook wat electronica met sensoren voor een of andere terugkoppeling wijzen ook in die richting.
Ik ben echter nogal eigenwijs en geef het niet gauw op tenzij ik zelf tot de stellige overtuiging ben gekomen dat alle wegen per definitie dood lopen.
Daar staat tegenover dat de triomf deste groter zou zijn als het me toch zou lukken om enig aanvaardbaar succes zou boeken en deze optimistische gedachte houdt mij toch nog even overeind.
Ik ga nog
één ultime poging wagen uitgaande van het idee dat de afstotende magneten niet meteen moeten gaan aantrekken als de bovenste schotel ook maar even in het horizontale vlak beweegt. Met provisorische proefjes heb ik ontdekt dat dit het geval zou kunnen zijn als ik magneten op twee concentrische cirkels in de onderste schotel maak en één cirkel met magneten in de bovenste schotel die precies tussen de twee cirkels in de onderste schotel loopt. Ik heb experimenteel bepaald dat de straal van de buitenste cirkel in de onderschotel dan ca 18mm groter moet zijn dan die van de binnenste cirkel. Als dat verschil groter is wordt de opwaartse kracht kleiner en er kan dan zelfs weer een aantreking optreden in plaats van opdrukken. Bij een kleinere afstand tussen de magneten treedt weer het verschijnsel op waar ik tot op heden voortdurend last van heb.
Een wat ingewikkeld verhaal maar ik hoop dat de onderstaande CAD figuren duidelijk maken wat ik bedoel en hoe mijn ultiem ontwerp er uit zal zien.

 

 

Omdat de opdrukkende krachten door de wat grotere afstand tusen de magneetcirkels wat minder is ga ik in ieder geval de bovenste schotel van 4mm dik plexiglas maken dat aanzienlijk lichter is dan de 12mm dikke Trespa schotel die ik tot op heden toepaste.