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.
Magnetic coupling for a drive unit The invention relates to a magnetic coupling for a drive unit, which has at least one electric motor with a drive pulley firmly connected to its rotor,
one opposite to it at an axial distance \ and one in the air gap between the two. Discs arranged, connected to the drive shaft in a torsionally rigid manner, but axially displaceable on the intermediate disc,
which in the axial end positions: is in frictional connection with the drive pulley or with the counter-element,
whereby both permanently magnetically excited and electromagnetic forces act on the intermediate disc and the holding of the intermediate disc is carried out by the electromagnetically excited forces.
A drive device of this type is already known, but in which the permanent magnets are housed in the drive or brake caliper and the magnetic fluid emanating from them is strengthened or weakened by an electromagnet,
in which case the clutch brake disc is then connected to the drive part or the combustion part in a non-positive manner. However, this facility has the disadvantage
that the magnetic flux generated by the solenoid acts directly on the permanent magnet and therefore the solenoid can only be excited with direct current.
The invention is based on the object of achieving a high switching frequency with: low mechanical and electrical expenditure.
(In the case of a magnetic coupling of the type mentioned at the beginning, this object is achieved according to the invention by
that the intermediate disk is provided with a permanent magnet to generate the permanently excited forces,
whose. Lines of force close in one axial end position of the intermediate disk over the drive disk and in the other axial end position over the violin disk,
whereby the shift from one to the other axial end position is carried out by pulsed electromagnets,
.whose magnetic flux paths differ from those of the permanent magnet. The drive shaft is thus positively connected to the free-running rotor via a coupling by means of the action of a rotating permanent magnet.
You only need to accelerate the mass of the clutch brake disc, which can be reduced to around 20% of the r2o! Tor's own moment of inertia.
To stop the drive shaft, the decoupling can take place electromagnetically by an electric magnet axially displacing the Bremsunigs brake disc,
whereby a brake disc comes into frictional connection with the clutch / brake disc by means of the force of the permanent magnet. The permanent magnet, which is also active for the clutch, is therefore only effective in braking and holding the position.
If extremely high reversibility is to be achieved in a drive, two electric motors are arranged in the axial direction - in accordance with the concept of the invention.
. whose rotors, which are arranged freely on a common drive shaft, rotate in opposite directions.
The Isitzendle clutch-brake disc firmly on the drive shaft is then influenced by one of the electromagnets assigned to each rotor and is force-locked to this rotor by the action of the permanent magnet. In the event of revision, the uncoupling is followed by the continuous coupling with the counter-rotating rotor.
When the direction of rotation is reversed, only the mass of the clutch / brake disc is effective here.
Embodiments of the invention are shown in the figures.
, Dept. 1 @ represents a motor in which the rotor running freely on the drive shaft drives it via a coupling.
Fig. 2 shows two electric motors whose counter-rotating rotors run freely around a common drive shaft that carries a clutch = brake disc.
In the device according to Fig. 1, the rotor 1 sits on: a sleeve 2 which rotates freely on the drive shaft 3 '. The drive disk 4, which is firmly connected to the bushing 2, has a clutch facing 5.
In the clutch / brake disc 8, which is axially displaceable but non-rotatably connected to the shaft 3, a permanent magnet 7 is firmly attached between its hub 6 and the outer disc part. With the Lagemsehild 9 is never Bremisschembe 10 with its <RTI firmly connected
ID = "0002.0018"> Brake lining 11. 12 and 13 are the yoke joints and 14, 15 are the excitation coils of two electromagnets. The coupling between the clutch / brake disc 8 and the drive disc 4 is created by the force flow emanating from the pen man magnet 7, which:
takes the course 16 shown in the lower half of the figure and makes the air gap δ = 0, causes. The coupling process is initiated by briefly energizing the electromagnets 12, 14.
This exerts a brief force to the right on the clutch brake disk 8, which is then pressed against the drive disk by the magnetically excited magnetic field.
Analogously, the decoupling and the initiation of the braking process is acted by the magnet 13, 15. If the coil 15 is excited, the resulting force 17 exerts a force in the axial direction across the air gap δ1 on the clutch / brake disk 8.
This tensile force acting in the axial direction outweighs the holding force which "the permanent magnet exerts on the drive pulley:
so that the clutch is released and when the clutch brake disc 8 hits the brake lining 11, the output shaft 3 is shut down. The lines of force from the permanent magnet 7 close; now they extend over the brake disk 10.
Here, too, the steady state is exerted by the effect of the permanent magnet.
In Fig. 2, another clutch disc 10a with clutch lining 18 sits firmly on the sleeve 19, which is connected to a second,
counter-rotating rotor 20 is connected. When reversing, the clutch / brake disk 8 is released from the disk 4 under the action of the excited electromagnet 13, 15 and couples with the disk 10a.
The lines of force of the permanent magnet 7 now close over the disk 10a and thus establish the steady state.
During this process, the output shaft 3 is braked from the previous direction of rotation and accelerated in the opposite direction.
As with braking and run-up according to Fig. 1, no start-up (or reversing) heating occurs in the motor itself. The kinetic energy of the idling rotor was used immediately to start up when the clutch was initiated. There is little load on the network,
The engine and runners are hardly subjected to thermal stress. Only the small pulsed excitation current for the electromagnet needs to be controlled for the on, off and switchover process.
which is advantageous for the network as well as for the control equipment. Finally, alternating current generation for the electromagnets can be provided here without the need for the iron paths to be laminated.