CH664052A5 - Hysteresekupplung. - Google Patents

Description

  
 



   BESCHREIBUNG



   Die Erfindung bezieht sich auf eine Hysteresekupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.



   Hysteresekupplungen werden in Apparaten und Maschinen benötigt, bei denen ein lautloser Lauf und ein bei Überlast auftretender Schlupf angestrebt werden. Sie bestehen aus einem Polrad aus einem hartmagnetischen Werkstoff und aus einem mittels eines Luftspalts von diesem getrennten Läuferring aus einem halbhartmagnetischen Werkstoff mit Dauermagneteigenschaft mit niedriger Koerzitivfeldstärke Hc und möglichst hohen Ummagnetisierungsverlusten. Die Aussteuerungsfeldstärke des Polrads soll dieser Koerzitivfeldstärke Hc angepasst sein, damit der im folgenen  Hysteresewerkstoff  genannte Werkstoff des Läuferrings vom Drehfeld des umlaufenden Polrads vollständig ummagnetisiert werden kann.



   In der Zeitschrift ETZ-A, Band 87 (1966), Seite 665 bis 673 sind die Eigenschaften von Hysteresekupplungen im Vergleich zu Hysteresemotoren beschrieben, wobei bei beiden im Betrieb die Koerzitivfeldstärke Hc nicht wesentlich über der Aussteuerungsfeldstärke Hma, liegen soll.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hysteresekupplung zu schaffen, deren Drehmoment unabhängig von fertigungs-, temperatur- und alterungsbedingten Streuungen der Geometrie- und Stoffwerte des Magneten des Polrades ist und die sich insbesondere für Stellantriebe in der Wärmetechnik eignet.



   Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet.



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es bedeuten:
Fig. 1 eine Hysteresekupplung und
Fig. 2 ein Diagramm.



   Die Hysteresekupplung nach der Fig. 1 besteht aus einem Polrad 1 mit zwei Polpaaren und einem durch einen Luftspalt 2 davon getrennten Läuferring 3. Das Polrad 1 wird durch eine Achse 4 angetriebene, während eine nichtgezeichnete Abtriebsachse mit dem Läuferring 3 fest verbunden ist. Die An- und Abtriebsachsen können auch umgekehrt angeordnet sein. Die Breite des Polrads list nur unwesentlich breiter als diejenige des Läuferrings 3 und symmetrisch zu diesem. Dadurch können axiale Kräfte vermieden werden. Die einfache Form der Hysteresekupplung ermöglicht eine wirtschaftliche Herstellung.



   Das Polrad 1 ist aus einem permanent hartmagnetischen Material mit breiter Hysteresekurve. Es besteht aus einem Zylinder aus einem kunststoffgebundenen Ferrit, der leicht in der gewünschten Form durch Spritzen hergestellt werden kann.



   Der Läuferring 3 ist aus halbhartmagnetischem Hysteresematerial, beispielsweise aus einem Kobaltstahl oder Kobalt Vanadiumstahl mit überwiegender Wechselhysterese gefertigt.



  Dieser Stahl weist eine schmale Hysteresekurve und eine grosse spezifische Hysteresearbeit E auf.



   Die Wirkungsweise der Hysteresekupplung nach der Fig. 1 wird anhand des Diagramms der Fig. 2 erklärt. In diesem Diagramm ist in der Vertikalen die spezifische Hysteresearbeit E und in der Horizontalen die Aussteuerungsfeldstärke   Hrnax    des Läuferrings 3 eingetragen. Bei der Aussteuerungsfeldstärke   Hrnax    werden zwei Abschnitte, die mit A und B bezeichnet sind, unterschieden. Im ersten Abschnitt A liegt ungefähr in der Mitte des aufsteigenden Astes der Kurve die Koerzitivfeldstärke Hc.



   Im Bereich dieses Abschnitts A wurden bisher die Hysteresekupplungen betrieben, wobei im allgemeinen nicht bis zum obersten Teil des aufsteigenden Astes ausgesteuert wurde.



   Im Gegensatz zur üblichen Aussteuerung im Abschnitt A arbeitet die beschriebene Hysteresekupplung im Abschnitt B, also in einem abgeflachten Bereich der nach dem Maximum infolge eines geringen Anteils an Rotationshysterese leicht abfallenden, durch das Verhältnis der spezifischen Hysteresearbeit E zur Aussteuerungsfeldstärke   Hrnax    bestimmten Kurve oberhalb der Koerzitivfeldstärke Hc. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die fertigungs-, temperatur-, und alterungsbedingten Streuungen der Geometrie- und Werkstoffwerte des Magneten des Polrads 1 nur minim auf das Drehmoment der Hysteresekupplung auswirken. Dabei wird das gesamte Volumen des Läuferrings 3 bei jeder Umdrehung ummagnetisiert.



   Das Drehmoment M einer Hysteresekupplung errechnet sich aus folgender Beziehung
P
M = EV    2x   
Darin bedeutet P die Polpaarzahl, E die spezifische Hysteresearbeit und V das Volumen des Läuferrings 3 aus dem Hysteresematerial. Die Polpaarzahl P des Polrades sowie das Volumen V und die Aussteuerungsfeldstärke   Hrnax    und damit die Hysteresearbeit E sind für eine gegebene Hysteresekupplung feste Werte. Gemäss der Erfindung wird eine Polpaarzahl P2 oder P3 gewählt, wobei P2 zwei Polpaare und P3 drei Polpaare bedeutet, womit die Hysteresekupplung im obenerwähnten Bereich B arbeitet. Bei einer höheren Zahl von Polpaaren, z.B. 

  P4 mit vier Polpaaren oder PS mit fünf Polpaaren, würde die Hysteresekupplung, wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, nicht erfindungsgemäss, sondern im Bereich A der   EHma,-Kurve    arbeiten und das Drehmoment wäre daher neben anderen Abweichungen insbesondere stark durch Temperaturschwankungen beeinflusst.



  Dieses Verhalten würde die Verwendung der Hysteresekupplung als Überlastsicherung für Stellantriebe in der Wärmetechnik praktisch verunmöglichen. 

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Hysteresekupplung mit einem Polrad und einem mittels eines Luftspalts vom Polrad getrennten Läuferring aus Hystere sewerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass das Polrad (1) aus einem Zylinder aus permanent hartmagnetischem Werkstoff be steht und dessen Polpaarzahl (P) sowie das Volumen (V) und die Ansteuerungsfeldstärke (Hma() des Läuferrings (3) derart ausgewählt sind, dass der Arbeitspunkt der Kupplung in einem abgeflachten Bereich der durch das Verhältnis der spezifischen Hysteresearbeit (E) zur Aussteuerungsfeldstärke (Hmax) be stimmten Kurve oberhalb der Koerzitivfeldstärke (Hc) liegt.
2. 2. Hysteresekupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polrad (1) aus einem kunststoffgebundenen Ferrit mit breiter Hysteresekurve besteht.
3. 3. Hysteresekupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Läuferring (3) aus einem Kobaltstahl oder Kobalt-Vanadiumstahl besteht, der im wesentlichen gleiche Breite wie das Polrad (1), eine schmale Hysteresekurve und eine grosse spezifische Hysteresearbeit (E) aufweist.