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Schleifringlose elektromagnetische bzw. elektromagnetisch betätigte Kupplung
Gegenständliche Erfindung betrifft eine weitere Vervollkommnung der in Patent Nr. 198572 beschriebenen schleifringlosen, elektromagnetischen bzw. elektromagnetisch betätigten Kupplung, bei der der Magnetkörper aus einem ruhenden Teil und einem umlaufenden Teil besteht, die beiderseitigen Begrenzungsflächen zwischen dem ruhenden und dem umlaufenden Teil des Magnetkörpers normal zum magnetischen Kraftfluss liegen und ein Form-bzw. Kraftschluss der zu kuppelnden Teile mittels magnetischer Kräfte herbeigeführt wird.
Bei einer solchen Kupplung kann eine verbesserte Wirkung erreicht werden, wenn die durch die magnetischen Streufelder hervorgerufenen, einseitig wirkenden magnetischen Kräfte in einfacher Weise ausgeglichen werden. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die vom magnetischen Kraftfluss durchsetzten Übergangsquerschnitte zwischen dem ruhenden und dem umlaufenden Teil des Magnetkörpers eine voneinander verschiedene Grösse besitzen, so dass auch die magnetische Felddichte und damit auch der magnetische Druck pro Flächeneinheit der Übergangsquerschnitte verschieden gross sind.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer solchen Kupplung im axialen Schnitt durch den eigentlichen Kupplungsteil, Fig. 2 die eine Kupplungshälfte einer zweiten Ausführungsform in gleichartiger Schnittdarstellung und Fig. 3 eine dritte Variante in gleichartiger Schnittdarstellung.
Gemäss Fig. 1 besteht der umlaufende Teil des Magnetkörpers aus einem Teilstück 1 und der Scheibe 2. Die Scheibe 2 besitzt in der Zone der Erregerspule fensterartige Ausnehmungen 3, so dass nur schmale Stege die beiden Polringe 4 und 5 miteinander verbinden. Das Teilstück 1 und die Scheibe 2 besitzen verlängerte Naben 6 bzw. 7, die ineinandergesteckt und mittels Keil 8 gegen Verdrehung und mittels Sprengring 9 gegen axiale Verschiebung gesichert sind. Die Verlängerung der Nabe 6 entspricht der Breite des ruhenden Teiles des Magnetkörpers samt Luftspalt, wodurch sich ein konstanter Abstand der beiden scheibenförmigen Wände 1 und 2 voneinander ergibt.
Der ruhende Teil des Magnetkörpers besteht aus der Erregerspule 13 und zwei ferromagnetischen Ringen 10 und 11, die ähnlich wie die Scheibe 2 durch eine Rückwand mit fensterartigen Ausnehmungen 12 miteinander verbunden sind. Die Erregerspule 13 ist zwischen den Ringen 10 und 11 mittels einer Isolermasse eingebettet und bildet mit diesen ein Ganzes. Die elektrischen Anschlüsse und die Befestigung des ruhenden Teiles des Magnetkörpers sind, wie im Hauptpatent beschrieben, ausgeführt. Der umlaufende Teil des Magnetkörpers ist mittels eines Nadellagers 14 am ruhenden Teil gelagert. Die äusseren Kupplungslamellen 15 sind mit den Klauen 16 der Scheibe 2 und die inneren Kupplungslamellen 17 mit Nuten der Muffe 18 formschlüssig verbunden.
Die im Teil 11 angeordnete Rille 19 und die Abschrägungen 20 im Teil 10 und 21 im Teil 4 dienen zur Einschnürung des magnetischen Feldes in den Übergangsquer- schnitten, um einseitig wirkende magnetische Kräfte auszugleichen.
Die Wirkungsweise ist folgende :
Wird die Erregerspule 13 unter Strom gesetzt, so bildet sicheinmagnetischesFeldaus, dasnachder strichpunktierten Linie verläuft. Dadurch entstehen magnetische Zugkräfte, die die Lamellen zusam-
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stehen aber auch magnetische Streufelder, die sich in ihrem Verlauf nach den Gesetzen des kleinsten magnetischen Widerstandes richten. Die Streulinien schliessen sich auf kurzem Wege nach den bekannten Erscheinungen der Nutenstreuung, wie z. B. in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist.
Wenn die beiden Übergangsquerschnitte, die normal zum magnetischen Kraftfluss liegen, gleich gross sind und ein konstanter nützlicher Kraftfluss vorhanden ist, so ist die Feldlinienzahl in den beiden Übergangsquerschnitten nicht gleich gross, da im einen Übergangsquerschnitt auch noch die Streukraftlinien dazukommen ; dadurch ist aber auch die Felddichte höher, als sie dem nützlichen Kraftfluss entsprechen würde, was zur Folge hat, dass in den beiden Übergangsquerschnitten die magnetischen Kräfte unsymmetrisch sind und folglich auch einseitig wirkende Kraftwirkungen auftreten, die bei Festhalten des ruhenden Teiles ein unerwünschtes Verlustmoment erzeugen.
Da sich bekanntlich die Felddichte bei Querschnittsänderungen linear, der magnetische Druck jedoch quadratisch mit der Felddichte verändert, so kann man durch geeignete Bemessung der Übergangsquerschnitte zwischen dem ruhenden und dem umlaufenden Teil des Magnetkörpers einseitig wirkende Kräfte und damit auch den Einfluss des Streufeldes wieder ausgleichen und eine Symmetrie der magnetischen Kräfte in den Übergangsquerschnitten herstellen.
Im Beispiel nach Fig. 1 geschieht dies dadurch, dass an den Übergangsflächen, wo das Streufeld weniger oder gar nicht zur Wirkung kommt, umlaufende Rillen 19 und Abschrägungen 20,21 angebracht sind, welche diese Übergangsquerschnitte entsprechend verkleinern, womit die magnetische Felddichte erhöht und damit der magnetische Druck überproportional vergrössert und so der durch die magnetische Streuung verursachte, einseitig wirkende magnetische Zug wieder ausgeglichen wird.
Es ist vorteilhaft, dafür zu sorgen, dass das magnetische Gefälle immer nach einer Seite gerichtet ist, was praktisch erreicht wird, wenn der Querschnitt des Rückens 1 (Fig. 1) des Magnetkörpers so bemessen wird, dass möglichst viel magnetomotorische Kraft für diesen Teil des magnetischen Kreises verbraucht wird.
In Fig. 2 besteht der umlaufende Teil des Magnetkörpers aus einem Teilstück 22 und der Scheibe 23, die in der Zone der Erregerspule fensterartige Ausnehmungen besitzt. Die Scheibe 23 ist mittels Schrauben 24 mit dem Teil 22 fest verbunden, u. zw. in einem Abstand, der der Breite des ruhenden Teiles des Magnetkörpers samt Luftspalt entspricht. Der ruhende Teil des Magnetkörpers besteht aus dem ferromagnetischen Ring 25, dem Lagerring 26 und der dazwischen mittels einer Isoliermasse eingebetteten Erregerspule 27.
Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist bezüglich der Kraftübertragung analog jener nach Fig. l, mit dem Unterschied, dass der innere Schenkel des Magnetkörpers im wesentlichen dem umlaufenden Teil des Magnetkörpers zugeordnet wird. Um einseitig wirkende Kräfte in. den Übergangsquer- schnitten zwischen dem ruhenden und dem umlaufenden Teil des Magnetkörpers auszugleichen. ist hier an den Begrenzungsflächen, wo auch das magnetische Streufeld zum grössten Teil durchtritt, der Über- gangsquerschnitt durch einen Ansatz 28 vergrössert. Es ist klar, dass auch andere analoge Lösungsmög- lichkeiten bestehen.
In Fig. 3 ist eine Variante gezeigt, bei der der ruhende Teil des Magnetkörpers aus einem einheitlichen Stück 29 aus ferromagnetischem Material besteht, in welchem eine Nut zur Aufnahme der Erregerspule 35 vorgesehen ist. Der umlaufende Teil des Magnetkörpers besteht aus dem Rückenteil 31 und der Scheibe 32. Die Scheibe 32 ist der Scheibe 2 (Fig. 1) entsprechend ausgebildet und mit dem Teil 31 i mittels des Gewindes 36 verschraubt, wobei das Gewinde gegen Lösung in geeigneter (nicht gezeichneter) Weise gesichert ist. Der ruhende Teil 29 ist im umlaufenden Teil 31,32 mit möglichst geringem Spiel geführt bzw. gelagert.
Da in der Rückwand 37 des Teiles 31 keine fensterartigen Ausnehmungen vorgesehen sind, kann sich ein Teil des magnetischen Kraftflusses bereits im ruhenden Teil des Magnetkörpers schliessen. Je nachdem, wie gross dieser Anteil am Gesamtkraftfluss ist, können einseitig wirkende Kräfte auftreten, deren Richtung gegenüber jenen nach den Beispielen gemäss Fig. 1 und 2 umgekehrt ist. In diesem Falle werden zum Ausgleich Rillen 33,34, Abschrägungen oder entsprechende andere Mittel an der dem Rückenteil 31 zugewandten Fläche des ruhenden Teiles des Magnetkörpers angebracht, um den erstrebten Ausgleich der magnetischen Kräfte zu bewirken.
Allgemein ist zu sagen, dass, wenn einseitig wirkende magnetische Kräfte durch Einschnürung bzw.
Verkleinerung eines Übergangsquerschnittes ausgeglichen werden, dies an jenen Übergangsflächen vorzunehmen ist, in welchen zu geringe magnetische Kräfte wirken, um das Gleichgewicht der Kräfte zwischen dem ruhenden und dem umlaufenden Teil des Magnetkörpers halten zu können, und wenn der Ausgleich durch eine Vergrösserung eines Übergangsquerschnittes vorgenommen wird, dies an jenen Übergangsflächen geschehen muss, wo die magnetischen Kräfte zu gross sind, um das Gleichgewicht zu halten.
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Die Form und Art dieser Querschnittsveränderungen ist beliebig wählbar, es können z. B. mehrere Rillen bzw. Abschrägungen an beiden ferromagnetischen Ringen angebracht oder auch der ganze Ausgleich durch die Form eines Ringes erreicht sein. Die Rillen bzw. Abschrägungen können im ruhenden Teil des Magnetkörpers allein oder im umlaufenden Teil allein oder in beiden Teilen vorgesehen werden. An Stelle von umlaufenden Rillen bzw. Abschrägungen können örtliche Querschnittsveränderungen vorgesehen werden, z. B. radiale Nuten od. dgl. ; in gleicher Weise können auch die Querschnittsvergrö- sserungen jede beliebige, geeignete Form besitzen, ohne vom Sinne der Erfindung abzuweichen.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsarten beschränkt. Sie ist nicht nur bei Mehrscheibenkupplungen anwendbar, sondern kann mit gleicher Wirkung auf jede beliebige elektromagnetische oder elektromagnetisch betätigte form-oder kraftschlüssige Kupplung angewendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schleifringlose elektromagnetische bzw. elektromagnetisch betätigte Kupplung nach Patent Nr. 198572, bei welcher der Magnetkörper aus einem ruhenden und einem umlaufenden Teil besteht und der ruhende Teil, dessen Begrenzungsflächen normal zum magnetischen Kraftfluss liegen, im umlaufenden Teil des Magnetkörpers zwischen zwei in konstantem Abstand gehaltenen scheibenförmigen Wänden gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die vom magnetischen Kraftfluss durchsetzten Übergangsquerschnitte zwischen dem ruhenden Teil (10,11, 13 bzw. 25,26, 27 bzw. 29,35) und dem umlaufenden Teil (1, 2 bzw. 22,23 bzw.
31,32) des Magnetkörpers eine voneinander verschiedene Grösse aufweisen, so dass durch die dadurch bedingte Änderung der magnetischen Felddichte in diesen Querschnitten ein Ausgleich der einseitig wirkenden magnetischen Kräfte erzielbar ist.