CH465048A - Magnetische Kupplung für ein Antriebsaggregat - Google Patents

Description

  Magnetische Kupplung für ein Antriebsaggregat    Die     Erfindung        betrifft        eine        magnetische    Kupplung       für    ein Antriebsaggregat, das     wenigstens    einen Elektro  motor mit     einer    mit     seinem    Rotor fest verbundenen     An-          triebgsdheibe,

          einer        ihm    gegenüber im axialen Abstand\       angeordneten        Gegenscheibe    und einer im     Luftspalt        zwi-          sschen        Aden        beiden.        Scheiben        angeordneten,    mit der An  triebswelle     drehsteif        verbundenen,    jedoch auf     ihr    axial       vemchiebbaren    Zwischenscheibe,

   die in den     axialen          Endlagen        :mit        der        Antriebsscheibe    bzw. mit der     Gegen-          edhellbe        .in        Reibverbindung    steht,

   wobei auf die     Zwi-          schenscheibe    sowohl dauermagnetisch erregte     als    auch       elektromagnetisch        enree    Kräfte     einwirken    und die     Um-          (sdhaltung    der     Zwischenscheibe        durch    die :elektromagne  tisch     erregten        Kräfte        erfoggt.     



  Es ist bereits     eine        Antriebsvorrichtung    dieser Art be  kannt, bei der jedoch die     Dauermagnete        im    Antriebs  bzw.     Bremätel        untergebracht    sind und der von ihnen       ausgehende        Magnetflüss        durch        einen        Elektromagneten          vemsltärkt    oder     geschwächt    wird,

   wobei dann jeweils     die          xupplungs-Brermscheibe    mit dem     Antriebs-    oder dem       Brennsteil        kraftschlüssig    verbunden     wird.    Diese Einrich  tung     weist        jedoch    den     Nachteil    auf,

       dass    der vom     Elek-          tromagneten        erzeugte        Magnetfluss        unmittelbar    auf die       Dauermagneste        .einwirkt    und deshalb die     Erregung    des       Elektromagneten    nur mit     Gleichstrom        erfolgen    :kann.  



  Der     Erfindung    liegt die     Aufgabe        zugrunde,    eine  hohe Schalthäufigkeit bei :geringem     mechanischem    und       elektrischem        Aufwand    zu     erreichen.     



       (Diese    Aufgabe     wind    bei     einer        magnetischen        Kupp-          lung    der     eingangs        genannten.    Art     erfindungsgemäss        da-          durch        gelöst,

          dass    zur     Erzeugung    der     dauermagnetisch     erregten Kräfte die     Zwischenscheibe    mit     einem        Perma-          nentmagneten        versehen    ist,

       dessen.        Kraftlinien    sich in .der       einen        axialen        Endlage    der     Zwischenscheibe    über     die        An-          triebssrcheibe    und in der anderen axialen     Endlage    über  die     Geigenscheibe        schliessen,

          wobei    die Verschiebung  von der einen in     die        andere    axiale Endlage durch     im-          pulsweise    erregte     Elektromagnete        erfolgt,

      .deren     magne-          lische        Flusspfade    von denen des     Permanentmagneten          abweichen.       .Die     Antriebswelle        wird        also    mit dem frei     laufenden     Rotor über     eine        Kupplung        kraftschlüssig        vermittels    der       Wirkung        eines        umlaufenden        Permanentmagneten    ver  bunden.

   Es     isst    somit nur die Masse der     Kupplungs-          Bremsscheilbe        zu        beschleunigen,        die        auf        etwa        20        %        des          r2o!tor-Eigenschwungmomentds        reduziert        werden    kann.

    Zur     Stillsetzung    der Antriebswelle     kann    die     Entkupp-          lung        elektromagnetisch        dadurch        erfolgen,        dass        ein    Elek  tromagnet die     Kupplunigs-Bremsscheibe        axial    verschiebt,

    wobei eine     Bremsscheibe    mit der     Kupplungs-Brems-          scheibe        vermittels    der     Kraftwirkung    des     Permanent-          magneten        in    Reibverbindung kommt. Bremsung und     Be-          harrungszustand    bewirkt also     ausschliesslich    der auch       für,die    Kupplung     aktive        Permanentmagnet.     



       Soll    bei einem Antrieb     eine        extrem    hohe     Reversier-          barkeit        erreicht    werden, so ordnet man - einer     Ausge-          sta-Itung    des     Erfindungsgedahkens        entsprechend    - in       axialer        Richtung    zwei Elektromotoren an,

   .deren     frei    auf       einer        gemeinsamen        Antriebswelle        angeordnete    Läufer       entgegengesetzt    umlaufen.

   Die fest auf der Antriebs  welle     Isitzendle        Kupplungs-Bremsscheibe    wird dann je  weils von     einem    der jedem Rotor     zugeordnelten        Elektro-          magndten        beeinflusst    und     kraftschlüssig    durch die Wir  kung     des        Permanentmagneten    mit diesem Rotor gekup  pelt. Bei     Revensierung    erfolgt auf Entkupplung     die    :so  fortige     Kupplung    mit dem     gegenläufigen    Rotor.

   Hier  wird also bei     der        Drehrichtungsumkehr    nur die Masse  der     Kupplungs-Bremsscheibe        wirksam.     



       Ausführungsbeispiele    der     Erfindung    zeigen die bei  den     Abbildungen.     



       ,Abt.    1     @stellt        eirein    Motor dar, bei dem der     frei    auf  der Antriebswelle laufende Rotor diese über eine Kupp  lung     antreibt.     



       Abb.    2     zeigt    zwei     Elektromotoren,    deren     ,gegen-          läufige        Rotoren    frei um     eine        gemeinsame        Antriebswelle          laufen,    die eine     Kupplungs=Bremssaheibe        trägt.     



  Bei der     Vorrichtung    nach     Abb.    1     sitzt    der Läufer 1  auf :einer     Büchse    2, die     sich    frei     auf    der     Anltriebswelle    3       'dreht.    Die fest mit der Büchse 2     verbundene        Antriebs-          %cheibe    4 trägt einen     Kupplungsbelag    5.

   In die mit der      Welle 3 axial     verschiebbar,    jedoch     drehfest    verbundene       Kupplungs-Bremsscheibe    8     .ist    zwischen     ihrer    Nabe 6  und dem     äusseren        Scheibenteil        ein        Permanentmagnet    7  fest     eihgefügt.    Mit dem     Lagemsehild    9     fest        verbunden        ist          nie        Bremisschembe    10 mit     ihrem     <RTI  

   ID="0002.0018">   Bremsbelag    11. 12 und  13     sind        ,die        Jochessen        und    14, 15 die     Erregerspulen          zweier        Elektromagnete.    Die Kupplung     zwischen    der       Kupplungs-Bremsscheibe    8 und der     Antriebsscheibe    4       wird        durch    den vom     Penmänentmagneten    7 ausgehen  den     Kraftfluss,    der :

  den     in    der     unteren        Schniitttbälfte    der  Abbildung     gezeigten        Verlauf    16 nimmt und den Luft  spalt ö = 0     werden        lässt,    bewirkt.     Eingeleitet        wird    der       Xupplungsvorgang        durch        kurzzeitiges    Erregen des Elek  tromagneten 12, 14.

       Dieser        übthierbei    eine     kurzzeitige          Kraftwirkung    nach     rechts    auf die     Kupplungs        Brems-          scheibe    8 aus, die     sodann    durch das     dauermagnetisch          erregte        Magnetfeld    gegen     die    Antriebsscheibe     gepresst     wird.

       Analog    wird     durch    den     Magneten    13, 15 die Ent  kupplung und die Einleitung des     Bremsvorganges    be  wirkt.     Erregt    man     nämlich        die    Spule 15, so übt     das        ent-          stehende        Kräffdeild    17     eine        Kraft        in    axialer Richtung  über den Luftspalt     ö1        auf    .die     Kupplungs-Bremsscheibe    8  aus.

   Diese,     in    axialer     Richtung    wirkende     Zugkraft    über  wiegt die     Haltekraft,        welche        "der        Permanentmagnet    auf  die     Antriebsscheibe        ausübt,    :

  so     dass        die    Kupplung ge  löst und bei Auftreffender     Kupplungs-Bxem@sscheibe    8       auf    den Bremsbelag 11 die     Stillsetzung        der    Abtriebs  welle 3     eingeleitet        wird.    Die     Kraftlinien        dels        Permanent-          magneten    7     schliessen        ;sich        nunmehr    über die     Brems-          scheibe    10.

   Der     Beharrungszustand    wird     auch    hier von  der     Wirkung    des     Pemmanenrtmagneten    ausgeübt.  



       In    der     Abb.    2     sitzt        eine    weitere     Kupplungsscheibe     10a     mit        Kupplungsbelag    18     fest    auf der     Büchse    19, die       mit    einem zweiten,

       im        Gegensinne        laufenden    Rotor 20  verbunden     ist.    Beim     Reversieren    löst sich die     Kupp-          lungs-Bremsscheibe    8     unter    der     Einwirkung    des     erregten          Elektromagneten    13, 15 von der Scheibe 4     und    kuppelt       mit    der Scheibe 10a.

   Die     Kraftlinien    des     Permanent-          magneten    7     rschliessen        sich    nun     über        die        Scheibe    10a       und        stellen        so    den     Beharrungszustand    her.

       Während    die  ses     Vorganges    ist     die        Abtriebswelle    3 aus -der     vorherigen          Drehrichtung        heraus    abgebremst und     .im        Gegendreh-          sinne        beschleunigt    worden.  



  Hierbei sind - wie     auch    bei Bremsung und Hoch  lauf nach     Abb.    1 -     keine        Anlauf-        (bzw.        Reversierungs-)          Erwärmungen    im Motor     selbst        entstanden.    Die     kineti-          sche    Energie des     leerlaufenden    Rotors diente     hei    Ein  leitung der     Kupplung    sofort     dem        Hochlauf.    Das Netz  wird wenig     belastet,

          Motarwieklung    und Läufer sind       thermisch    kaum     beansprucht.    Für den     Ein-,    Aus- und       Umschaltvorgang    ist     jeweils    nur der     kleine    impulsför  mige     Erregerstrom    für den     Elektromagneten        zu    steuern,

         was    sowohl     für    das Netz wie auch     für    die     SteuereInrich-          tangen        vorteilhaft        ist.        Schliesslich    .kann hier     Wechsel-          stromerTegung    für die     Elektromagneten        vorgesehen    wer  den, ohne dass die     Notwendigkeit    besteht, die Eisen  wege     lamelliert    auszubilden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH :Magnetische Kupplung für ein Antriebsaggregat, das wenigstens einen Elektromotor reit :

   einer mit @seinem Rotor fest verbundenen Antriebsscheibe, einer ihm ge- genüber im axialen Abstand angeordneten Gegenscheibe und einer im Luftspalt zwischen den beiden Scheiben angeordnnten, mit der Antriebswehe drehsteif verbun denen,

   jedoch auf Ihr axial verschiebbaren Zwnschen- schelbe, die in den axialem Endlagen mit der Antriebs- scheibe bzw. mit der Gegenscheibe in Reibverbindung steht, wobei auf die Zwischenscheibe ;

   sowohl dauer- magnetisch erregte ab auch elektromagnetisch erregte Kräfte einwirken und die Umschaltung der Zwischen- scheibe durch die elektromagn & ilsch erregten Kräfte er folgt, .dadurch ,gekennzeichnet,

   dass zur Erzeugung der dauormagnetisch erregten :Kräfte die Zwischenscheibe (8) mit einem Permanentmagneten (7) versehen ist, des senRTI ID="0002.0249" WI="17" HE="4" LX="1212" LY="718"> Krafthnien sich im. der einen axialen Endlage der Zwischenscheibe (8) über die Antriebsscheibe (4) und in der anderen axialen Endlage über die Gegenscheibe (10) schliessen,

   wobei die Verschiebung von der einen in die andere axiale Endlage durch impulsweise erregte Elektromagnete (12, 14; 13, 15) erfolgt, deren magneti- sche Flusspfade von denen des Permanentmagneten (7) abweichen.

   UNTERANSPRüCHE 1. Magneatische Kupplung nach Patentanspruch, da- durch gekennzeichnet, dass der eine Elektromagnet (12, 14) als koneentnscher Ring die Antriebsscheibe (4) und einen Teil der Zwiisch enscheibe (8) so umschliesst,

   dass 'sich das durch ihn erregte Kraftlimenfeld über beide Scheiben (4, 8) schliesst und diese dabei axial aufein- anderpresst. 2. Magnetische Kupplung nach Patentanspruch, da durch :

   gekennzeichnet, dass der andere Elektromagnet (13, 15) al's konzentrischer Ring die Gegenscheibe (10) und einen Teil der Zwischenscheibe (8) so umsehh@esst, @d'ass ;

   sich dA durch ihn efrregte Kraftlinienfeild über beide Scheiben. (10, 8) schliesst und diese .dabei axial aufennanderpresst. 3.

   Magnetische Kupplung nach Patentanspruch, da- durch gekennzeichnet, dass die Zwischenscheibe (6, 8) aus einer Nabe (6) und einem äusseren Teil (8) besteht, und dalss der Permanentmagnet (7) zwischen. diesen bei den Teilen (6 und 8) so angeordnet isst,

   dass sich sein Krafdlinienfeld in der einen axialen Endlage der Zwi- schenscheibe (6, 8) über :

   die Antriebsscheibe (4) und in der anderen axialen Endlage über die Gegenischeibe (10 bzw. 10a) ,schliesst und dabeieine kraftschlüssige Ver- bindung herstellt. 4.

   Magnetische Kupplung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, des die Gegenscheibe (10) als eine mit dem Gehäuse (9) ,des Elektromotors fest ver- bundene Bremsscheibe ausgebildet ist.

   5. Magnetische Kupplung nach Patentanspruch, da- durch gekennzeichnelt, dess das Antriebsaggregat zwei auf ;

   dieselbe Antriebswelle (3) arbeitende Elektromoto- ren umfasst, wobei die Gegenscheibe,(10a) .des ersten Elektromotors als Antriebsscheibe des zweiten Elektro motors ausgebildet ist, und ,gegensinnig zur Antriebs- scheibe (4) des ersten Elektromotors umläuft.